DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii...

40
IR. STEVANUS ARIANTO 1 DINAMIKA GERAK DISUSUN OLEH : Ir. ARIANTO HUKUM I NEWTON HUKUM II NEWTON MASSA DAN BERAT BAHAN DISKUSI PENGEMBANGAN HUKUM II NEWTON HUKUM III NEWTON HUBUNGAN TEGANGAN TALI DENGAN PERCEPATAN GERAK BENDA DIHUBUNGKAN DENGAN KATROL BENDA BERGERAK PADA BIDANG MIRING GAYA GESEKAN PADA BENDA CONTOH SOAL 2 CONTOH SOAL 3 CONTOH SOAL 2 CONTOH SOAL 1 CONTOH SOAL 3 ELASTISITAS BAHAN MODULUS KELENTINGAN GAYA PEGAS ENERGI POTENSIAL PEGAS SUSUNAN PEGAS SERI SUSUNAN PEGAS PARALEL GRAFITASI NEWTON GAYA GRAFITASI BEBERAPA BENDA MEDAN GRAFITASI MEDAN GRAFITASI BEBERAPA BENDA CONTOH SOAL 1 CONTOH SOAL 1 CONTOH SOAL 2 CONTOH SOAL 3 CONTOH SOAL 4 DEFINISI GERAK HARMONIS PERIODE VS FREKWENSI P.D GERAK HARMONIS PERSAMAAN G H S KECEPATAN DAN PERCEPATAN G M B MERUPAKAN G H S PERIODE DAN FREKWENSI G H S F A S E G E R A K SUPERPOSISI BANDUL SEDERHANA CONTOH SOAL 1 CONTOH SOAL 2 CONTOH SOAL 3 CONTOH SOAL 4 Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Transcript of DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii...

Page 1: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 1

DINAMIKA GERAK

DISUSUN OLEH :Ir. ARIANTO

HUKUM I NEWTON

HUKUM II NEWTON

MASSA DAN BERAT

BAHAN DISKUSI

PENGEMBANGAN HUKUM IINEWTON

HUKUM III NEWTON

HUBUNGAN TEGANGAN TALIDENGAN PERCEPATAN

GERAK BENDADIHUBUNGKAN

DENGAN KATROL

BENDA BERGERAK PADABIDANG MIRING

GAYA GESEKAN PADABENDA

CONTOH SOAL 2

CONTOH SOAL 3

CONTOH SOAL 2

CONTOH SOAL 1

CONTOH SOAL 3

ELASTISITAS BAHAN

MODULUS KELENTINGAN

GAYA PEGAS

ENERGI POTENSIAL PEGAS

SUSUNAN PEGAS SERI

SUSUNAN PEGAS PARALEL

GRAFITASI NEWTON

GAYA GRAFITASIBEBERAPA BENDA

MEDAN GRAFITASI

MEDAN GRAFITASIBEBERAPA BENDA

CONTOH SOAL 1CONTOH SOAL 1

CONTOH SOAL 2

CONTOH SOAL 3

CONTOH SOAL 4

DEFINISI GERAK HARMONIS

PERIODE VS FREKWENSI

P.D GERAK HARMONIS

PERSAMAAN G H S

KECEPATAN DAN PERCEPATAN

G M B MERUPAKAN G H S

PERIODE DAN FREKWENSI G H S

F A S E G E R A K

SUPERPOSISI

BANDUL SEDERHANA

CONTOH SOAL 1

CONTOH SOAL 2

CONTOH SOAL 3

CONTOH SOAL 4

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 2: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 2

HUKUM I NEWTON

Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja padasebuah benda sama dengan nol F = 0maka benda tersebut :- Jika dalam keadaan diam akan tetap diam, atau- Jika dalam keadaan bergerak lurus beraturan akantetap bergerak lurus beraturan.

Keadaan tersebut di atas disebut Hukum KELEMBAMAN.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

LANJUTANHUKUM I NEWTON

Kesimpulan :F = 0 dan a = 0

Karena benda diam atau bergeraklurus beraturan, maka padasistem koordinat Cartesius dapatdituliskan :

Fx = 0 Fy = 0dan

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 3: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 3

CONTOH SOALHUKUM I NEWTON

Sebuah lampu digantung seperti pada gambar.Berapakah gaya tegangan talinya ?

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOH SOALHUKUM I NEWTON

xT1cos

T1sin

T2cos

1. Gambar gaya gaya yang bekerja2. Uraikan ke sumbu x dan y.

T2sin 0xF1 2cos cos 0T T

3sin54cos54sin53cos5

1 2 1 24 3 35 5 4

T T T T

0yF 1 2sin sin 0T T w

1 23 4 105 5

T T 2 233( ) 4 504

T T

2 29 16 200T T 2200 825

T Nw 13 .8 64

T N

T2T1

y

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 4: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 4

HUKUM II NEWTONPercepatan yang ditimbulkan oleh gayayang bekerja pada suatu benda berbandinglurus dan searah dengan gaya itu danberbanding terbalik dengan massa benda.

F m .a F = k . m . adalam S I konstanta k = 1

maka : F = m .a

SATUAN :F dalam newtonm dalam Kga dalam m/s2

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOALHUKUM II NEWTON

Kendaraan yang massanya 1000 kgbergerak dari kecepatan 10 m/detmenjadi 20 m/det selama 5 detik.Berapakah gaya yang bekerja padabenda ?t ov v at

2

20 10 .55 10

2 /

aa

a m s

.F ma1000.2 2000F N

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 5: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 5

MASSA DAN BERATBerat suatu benda (w) adalah besarnya gayatarik bumi terhadap benda tersebut dan arahnyamenuju pusat bumi. ( vertikal ke bawah ).

Hubungan massa dan berat :w = m . g

w = gaya berat (newton)m = massa benda (Kg)

g = percepatan grafitasi (m/s2)Perbedaan massa dan berat :

* Massa (m) merupakan besaran skalar di mana besarnya di sembarangtempat untuk suatu benda yang sama selalu TETAP.

* Berat (w) merupakan besaran vektor di mana besarnya tergantung padatempatnya ( percepatan grafitasi pada tempat benda berada ).

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOALBERAT BENDA

Sebuah benda mendapat gaya sebesar 30 N,sehingga dalam waktu 6 detik kecepatannyamenjadi 30 m/det dari keadaan diam.Berapa berat benda jika g = 10 m/det2.

.t ov v a t

2

30 0 .65 /

aa m s

.F m a30 .5

6m

m Kg

.w m g6.1060

ww N

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 6: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 6

KEGIATANPSIKOMOTORISPerhatikan dua buah animasi di bawah ini :

Diskusikandalam kelompokmu dan buatlahsebuahdeskripsitentang animasiyang telah kamuamati !

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

PENGEMBANGANHUKUM II NEWTON

F1 + F2 - F3 = m . aArah gerak benda sama dengan F1 dan F2 jika F1 + F2 > F3

Arah gerak benda sama dengan F3 jika F1 + F2 < F3 ( tanda a = - )

.F m a

F1 + F2 - F3 = ( m1 + m2 ) . a

F cos = m . a

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 7: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 7

HUKUM III NEWTON

Bila sebuah benda A melakukan gaya pada benda B,maka benda juga akan melakukan gaya pada bendaA yang besarnya sama tetapi berlawanan arah.Gaya yang dilakukan A pada B disebut : gaya aksi.Gaya yang dilakukan B pada A disebut : gaya reaksi.maka ditulis : Faksi = - FreaksiHukum Newton III disebut Hukum Aksi - Reaksi.

Meskipun N = w dan arahnya berlawananPasangan ini bukanlah pasangan Aksi-ReaksiKarena N dan w bekerja pada satu bendaYang sama.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

PASANGAN GAYAAKSI-REAKSI

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 8: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 8

HUBUNGAN TEGANGANTALI DAN PERCEPATAN

Bila benda dalam keadaan diam, atau dalam keadaanbergerak lurus beraturan maka :T = m . gT = gaya tegangan tali.

Benda bergerak ke atas dengan percepatan a maka :T = m . g + m . aT = gaya tegangan tali.

Benda bergerak ke bawah dengan percepatan a maka :T = m . g - m . aT = gaya tegangan tali.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

GERAK BENDA YANGDIHUBUNGKAN DENGANKATROL

Tinjauan benda m1 Tinjauan benda m2T = m1.g - m1.a ( persamaan 1) T = m2.g + m2.a ( persamaan 2)

Karena gaya tegangan tali di mana-mana sama, makapersamaan 1 dan persamaan 2 dapat digabungkan :

m1 . g - m1 . a = m2 . g + m2 . am1 . a + m2 . a = m1 . g - m2 . g( m1 + m2 ) . a = ( m1 - m2 ) . g

gmmmma

)()(

21

21

F = m . aw1 - T + T - T + T - w2 = ( m1 + m2 ) . a

w1 - w2 = (m1 + m2 ) . a( m1 - m2 ) . g = ( m1 + m2 ) . a

atau

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 9: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 9

CONTOH SOALKATROL

Seutas tali dipasang pada kantrol danujung-ujung tali di beri beban 4 kg dan6 kg. Jika gesekan tali dengan katroldiabaikan, hitung :a. Percepatan.b.Tegangan tali.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOHSOAL

A

B

Gambar gaya-gaya yang bekerja.

wA

wB

T

T

Benda A..

.40 4.

A A

F m aT w m aT aaa

Benda B.

.60 6.

B B

F m aw T m aT a

2

40 4 60 62 20

2 /

a aa

a m s

.F m a( ).B A A Bw T T T T w m m a

2

60 40 10.2 /

aa m s

60 6.2 48T N

TENTUKAN ARAH GERAK SISTEM

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 10: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 10

BENDA BERGERAKPADA BIDANG MIRING

Gaya - gaya yang bekerja pada benda.

wW cos

W sin

N

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

GAYA GESEKANGaya gesekan antara permukaan benda yangbergerak dengan bidang tumpu benda akanmenimbulkan gaya gesek yang arahnya senantiasaberlawanan dengan arah gerak benda.Ada dua jenis gaya gesek yaitu :gaya gesek statis (fs) : bekerja pada saat bendadiam (berhenti) dengan persamaan : fs = N. s

gaya gesek kinetik (fk) : bekerja pada saat bendabergerak dengan persamaan : fk = N. k

Nilai fk < fs.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 11: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 11

GAYA NORMAL

N = w N = w cos

N = w - F sin N = w + F sin

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOALGAYA GESEKAN

Sebuah benda berada dibidang miringkasar dengan sudut kemiringan 37o dankoefisien gesekan kinetiknya 0,2 Jikamassa benda 5 kg dan ditarik dengangaya 10 newton sejajar bidang mkiring keatas, tentukan arah gerak benda,tentukan pula jarak yang ditempuhnyaselama 5 detik jika mula-mula dalamkeadaan diam.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 12: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 12

JAWABAN CONTOHSOAL

37O

1. GAMBAR GAYA-GAYA YANGBEKERJA !

37O

wW cos 37o

W sin 37o

N F = 10 N2. Bandingkan gaya-gaya yang

bekerja di ujung-ujung bendauntuk menentukan arah gerak

3. Tentukan arah gerak benda4. Gambar gaya gesek benda5. Selesaikan dengan persamaan

Hukum II Newton

fk

.F m asin 37 .ow F fk m a . kfk N

cos37 .ok kf w

450. .0,2 85kf N2

350 10 8 5 .512 2, 4 /5

a

a m s

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOAL 1

Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengankecepatan 5 m/s pada permukaan mendatar kasar.Koefisien gesekan statis dan kinetik antara bendadengan permukaan masing-masing 0,3 dan 0,2.

a. Berapa besar gaya mendatar yang diperlukan untukmempertahankan agar benda tetap bergerak lurusdengan laju tetap.

b. Bila gaya ditiadakan, berapa jarak yang dibutuhkanuntuk berhenti, dari saat gaya ditiadakan.(g = 10 m/s2)

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 13: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 13

JAWABAN CONTOHSOAL 1

VO = 5 m/s

F

fg

Karena kecepatan tetap maka : a = 0

0F0

. .

10.10.0,2 20

g

k

F f

F m g

F newton

VO = 5 m/s

fg

2

2

2

.

. . .

10.0, 2 2 /.

0 5 2. 2,51. .2

15.2,5 ( 2)(2,5) 6, 252

g

k

t o

o

f m am g m a

a m sv v a t

t t dt

s v t a t

s m

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOAL 2

Sebuah bidang kasar miring bersudut 37o dengan garishorisontal mempunyai koefisien gesekan statis 0,3 dankofisien gesekan kinetik 0,2. Gaya F ke atas sejajar bidangmiring bekerja pada pusat massa benda sebesar 10 Kg.a. Lukis semua gaya-gaya yang bekerja.b. Berapa F sekecil-kecilnya yang dapat mencegah agar benda

itu tidak menggeser ke bawah ?c. Berapa gaya F diperlukan untuk menggeser benda ke atas

dengan laju tetap.d. Jika besar F = 94 N hitung percepatan benda ?

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 14: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 14

JAWABAN CONTOHSOAL 2a, b, c

b. 0sin 0

100 sin 37 cos 37 .3 4100. 100 .0, 35 5

60 24 36

g

o os

FF f w

F w

F

F N37o

w

W sin

W cos

N Ffga.

c.

37o

w

W sin

W cos

N F

fg

0sin 0

100sin 37 cos 37 .3 4100. 100 .0, 35 5

60 24 84

g

o os

FF f w

F w

F

F N

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOHSOAL 2d

d.

sinF w Maka arah gerak ke atas

37o

w

W sin

W cos

NF = 94 N

fg

2

. sin .3 494 100. 100. .0, 2 10. 10 18 1,8 /5 5

gF m a F w f m a

a a a m s

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 15: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 15

CONTOH SOAL 3

53O 37O

Jika massa A = massa B = 5 kg, dan koefisienkinetik benda A, Benda B dengan lantai 0,08Hitung percepatan dan gaya tegangan tali.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 3

wAsin 53o 53O 37O

wA

wB

wAcos 53o wBcos 37owBsin 53o

TT

fgA

fgB

NA

NB

2

. sin 53 sin 37 ( ).

4 3 3 450. 50. .0,08 50. 50. .0,08 10.5 5 5 5

40 2,4 30 6, 4 10 0,12 /

o oA g A B g B A BF m a w f w f m m a

a

a a m s

sin37 .

30 6,4 5.0,12 37

oB gB BT w f m a

T N

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 16: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 16

GRAFITASI NEWTONNewton merumuskan hukumnya tentang grafitasi umumyang menyatakan :

Gaya antara dua partikel bermassa m1 dan m2 yangterpisah oleh jarak r adalah gaya tarik menariksepanjang garis yang menghubungkan kedua partikeltersebut, dan besarnya dapat dinyatakan denganpersamaan :

1 2m .F = G mr

2

2G = 6,67 x 10-11 N mkg

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

GAYA GRAFITASIBEBERAPA BENDA

F F F F F12

22

1 22 cos

Untuk gaya grafitasi yang disebabkan oleh beberapamassa tertentu, maka resultan gayanya ditentukansecara geometris. Misalnya dua buah gaya F1 dan F2yang membentuk sudut resultante gayanya dapatditentukan berdasarkan persamaan :

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 17: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 17

MEDAN GRAFITASI

Kuat medan grafitasi didefinisikan sebagai :Perbandingan antara gaya grafitasi yang dikerjakanoleh medan dengan massa yang dipengaruhi olehgaya grafitasi tersebut.

g = Fm

g Fm

G m mr

mG m

r'

'

'2

2g G m

r 2

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

MEDAN GRAFITASIBEBERAPA BENDAKuat medan grefitasi adalah suatu besaran vektoryang arahnya senantiasa menuju ke pusat bendayang menimbulkannya.kuat medan grafitasi di suatu titik oleh beberapabenda bermassa diperoleh dengan menjumlahkanvektor-vektor medan grafitasi oleh tiap-tiap benda.

g g g g g12

22

1 22 cos

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 18: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 18

CONTOH SOAL 1

Dua buah benda bermassa masing-masing 2 kg dan 4 kg saling beradapada jarak 10 cm. Hitunglah gayagrafitasi Newton yang dialami olehbenda bermassa 1 kg berjarak 10cm dari masing-masing benda diatas.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOHSOAL 1

2 kG

1 kG

4 kG

F2F1

F

1 22

.m mF Gr

1 2

2.1 2000,1

F G G N

1 2

4.1 4000,1

F G G N

2 21 2 1 2

2 2

2

2 . c o s 6 0

12 0 0 4 0 0 2 . 2 0 0 . 4 0 0 .2

2 8 0 0 0 0 2 0 0 7

oF F F F F

F G G G G

F G G N

10 CM

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 19: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 19

CONTOH SOAL 2

Pada titik A terdapat massa 320kg dan pada titik B terdapatmassa 360 Kg jika jarak AB 10cm, hitunglah kuat medangrafitasi pada sebuah titik yangberjarak 8 cm dari A dan 6 cmdari B.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOHSOAL 2

A B10 CM

g2g1

g2

mg Gr

41 2 2

320 5.10 /(8.10 )

g G G N Kg

42 2 2

360 10.10 /(6.10 )

g G G N Kg2 21 2g g g

4 2 4 2 4(5.10 ) (10.10 ) 5 5 .10 /g G G G N Kg

320 kg 360 Kg

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 20: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 20

CONTOH SOAL 3Berat sebuah benda di bumidengan beratnya di suatuplanet berbanding 4 : 3 jikaperbandingan massa bumi danmassa planet adalah 12 : 1Hitunglah perbandingan jari-jari bumi dengan jari-jariplanet tersebut.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 3

2 2

: :

: :

B P B P

B PB P

B P

w w mg mgM Mw w G GR R

2 2

2 2

2 2

124 : 3 :

4 : 3 12 :

4 363

: 3 :1

P P

B P

P B

B P

B P

B P

M MR RR R

R RR RR R

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 21: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 21

ELASTISITAS BAHAN

ELASTISITAS.

Kecenderungan pada suatu benda untuk berubah dalam bentukbaik panjang, lebar maupun tingginya ketika diberi gayatarik/tekan, saat gaya ditiadakan bentuk kembali seperti semula.

Tegangan (Stress)Stress didefinisikan sebagai :Gaya F persatuan luas (A). A

FStress

Regangan (Strain)didefinisikan sebagai perbandingandari tambahan panjang terhadap panjang asli.

o

LL

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

MODULUSKELENTINGAN

Perbandingan antara suatu tegangan (stress) terhadapregangannya (strain) disebut : “MODULUS KELENTINGAN”.Modulus kelentingan linier atau disebut juga modulus young.

tegangan tarik/desak( )regangan tarik/desak

PModulus Young y

..

o

o

F F LAy L L AL

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 22: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 22

GAYA PEGAS

FBesar F yang dibutuhkan agar memanjang x adalah :

.F k x K adalah konstanta pegas

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

ENERGI POTENSIALPEGAS

Jika digambarkan dalam grafik hubungan antara F dan xsebagai pertambahan panjang, berupa GARIS LURUS.

F

x

Luasan grafik F terhadap x merupakanEnergi Potensial Pegas

Ep 1 1. . . . .2 2pE F x k x x

212pE kx

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 23: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 23

SUSUNAN PEGASSERI

1 21. tF F Fk1

k2

1 22. tx x x

1 2

1 1 13.tk k k

1 21 2

1 14. : :x xk k

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

SUSUNAN PEGASPARALEL

1 21. tF F F1 22. tx x x

1 23. tk k k

k1 k2

1 2 1 24. : :F F k k

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 24: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 24

CONTOH SOAL 1

Sebuah pegas panjangnya 10cm. Kemudian ditarik dengangaya 100 N. Panjangnya 12 cm.Hitunglah gaya yangdiperlukan agar panjangnya 15cm.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 1

X = 12 cm – 10 cm = 5 cm

2

100 5000 /2.10

Fk N mx

F = k . X = 5000 (15-10).10-2 =250 N

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 25: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 25

CONTOH SOAL 2

12 N/m

4 N/m

7 N/m

10 N/m

Jika w = 0,07 N, makahitunglah :

a.pertambahan panjangmasing-masing pegas

b.Hitung gaya yangbekerja pada masing-masing pegas.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 2a

12 N/m

4 N/m

7 N/m

10 N/m

1 2

1 1 1 1 1 1 11 2 4 3

3 /s s

s

k k k kk N m 3 7 10 /pk N m

1 1 1 1 5 /10 10 5 t

t

k N mk

0,07 .100 1,45tx cm cm

X untuk 10 N/m

1 2

1

1 1: : 1:110 10

1 .1,4 0,72

x x

x cmX untuk 7 N/m

21 .1,4 0,72

x cm

3 41 1: : 1:3

12 41 712 / .0,74 40

x x

x di N m cm

3 214 / .0,74 40

x di N m cm

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 26: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 26

JAWABANCONTOH SOAL 2B

Gaya di 10 N/m = 0,07 N

1 2: 3: 7312 / 4 / .0,07 0,021

1077 .0,07 0,049

10

F F

gaya di N m gaya di N m N N

gaya di N N N

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOAL 3

Suatu pegas digantungkan di atapsebuah lift. Jika saat lift diam gaya10 N menyebabkan pegas bertambahpanjang 1 cm. hitunglah pertambahanpanjang pegas, jika :

a.Lift ke atas dengan percepatan2 m/s2.

b.Lift ke bawah dengan percepatan2 m/s2

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 27: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 27

JAWABANCONTOH SOAL 3

210 1000 /

10Fk N mx

: .1.10 1.2 12

12 .1001000

1,2

Lift keatas T w m aT N

Tx cmk

x cm

: .

1.10 1.2 88 .100

10000,8

Lift kebawah w T m aT N

Tx cmk

x cm

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOAL 4

Sebuah specimen baja berukuran10 cm x 2 cm x 2 cm di tarikdengan gaya 5000 N pada luasan2 cm x 2 cm bertambah panjang5 mm. Hitunglah modulus Youngbahan.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 28: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 28

JAWABANCONTOH SOAL 4

5000 N

7 22 2

5000 1,25.10 /2.10 .2.10

FP N mA

5 1100 20o

LL

77 21, 25.10 25.10 /1

20

PE N m

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

DEFINISI GERAKHARMONIS

Gerak yang berulang secaraperiodik melalui satu titik yang

tetap.Titik tersebut disebut :

Titik Setimbang.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 29: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 29

PERIODA vs FREKWENSI

Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satulintasan bolak-balik disebut Periode (T)

banyaknya getaran tiap satuan waktu disebutFrekwensi (f)

Tf1 . 1T f

Satuan frekwensi dalam SI adalah putaran per detik atau Hertz (Hz)

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

PERSAMAAN DIFFERENTIAL

GERAK HARMONIS

Menurut Hukum Newton II, pada gerak benda ini berlaku : F = m .a

Gaya pemulih pada gerak benda ini adalah : F = - k . y

k y m d ydt

atau d ydt

k ym

. .2

2

2

2 0

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 30: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 30

PERSAMAANGERAK HARMONISSEDERHANA

Dari Persamaan Differensial harus dicari suatu fungsi y jika diturunkandua kaliterhadap t Merupakan negatif dari fungsi itu sendiri dikalikansuatu konstanta.Fungsi yang mempunyai sifat demikian adalah fungsi Sinusatau fungsi Cosinus.

sin( . )oy A tatau

cos( . )oy A t

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

KECEPATAN DANPERCEPATAN

Persamaan gerak harmonis sederhana yang kita gunakan adalah :

sin( . )oy A t

tan( ) . cos( . )odykecepa v A tdt

22

2tan( ) sin( . )od ypercepa a A tdt

2 2( )k A yvm

.k yam

Untuk Pegas

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 31: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 31

GERAK MELINGKAR MERUPAKANGERAK HARMONIS SEDERHANA

v

acpat

vt

y

tAy sin

tAy sin

tAy sin tAy sin

v

o.t

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

PERIODE DAN FREKUENSIGERAK HARMONIS

Pada saat benda di tarik ke bawah danditahan sebentar, maka timbul gayapemulih sebesar : F = -k.y

Menurut Hukum Newton : F = m.a, maka :m.a = - k.y atau m( = -k(

Jadi :

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 32: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 32

F A S E GERAK

Fase suatu titik yang bergetardidefinisikan sebagai : waktu sejakmeninggalkan titik seimbang dibagi

dengan periodenya.

CONTOH SOAL

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

CONTOH SOAL

Suatu pegas jika diberi beban 1 kgbertambah panjang, kemudian bebandi tarik lagi ke bawah sejauh 3 cm dandilepaskan.

a. Hitunglah besar energi kinetik pada saat1/3 detik. g = 10 m/s2.

b. Hitunglah waktu yang dibutuhkan untukbergerak menempuh fase 2/3 untukpertama kali saat telah dilepaskan.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 33: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 33

JAWABAN

rad/det

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCreated by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 34: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 34

SUPERPOSISI 2 GERAK HARMONIKSEDERHANA YANGFREKWENSINYA SAMA.

• Misalkan sebuah benda melakukan 2 gerak harmoniksecara bersama-sama dengan persamaan :

• y1 = A1 sin ( t + 1 ) dan y2 = A2 sin ( t + 2 )• Gerak resultannya : y = y1 + y2• A sin ( t + ) = A1 sin ( t + 1 ) = A2 sin ( t + 2 )• Menurut rumus trigonometri :• A sin ( t + ) = A sin t cos + A cos t sin• A1 sin ( t + 1 ) = A1 sin t cos 1 + A1 cos t sin 1• A2 sin ( t + 2 ) = A2 sin t cos 2 + A2 cos t sin 2• Maka diperoleh hubungan :• A cos = A1 cos 1 + A2 cos 2• A sin = A1 sin 1 + A2 sin 2

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

SUPERPOSISICreated by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 35: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 35

CONTOHdua buah gerak harmonis masing-masing :y1 = 3 sin ( t + 30o )y2 = 2 sin ( t + 60o )

= ……..

= ……

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

BANDUL SEDERHANAGaya pemulih adalah w sinKarena sangat kecil (kurangLebih 10 derajat, maka BQ=ABJadi k.y = m.g sink.y = m.g y/L jadi k = m.g/L

Maka :

Satu ayunan adalah :Gerak A-B-A-C-A

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 36: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 36

CONTOH SOAL 1

Beban dari 100 gram digantungkan padaujung pegas yang tergantung vertikal. Padasaat terjadi getaran harmonis amplitudonya 10cm, frekwensinya 2 Hz, fase Awal gerak ¼.Hitunglah kecepatan pada saat t = 2/3 detik.

.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 1

. cos( . )ov A t2 cos(2 . 2 )

2 12 .2.10 cos(2 .2 2 . )3 4

1140 cos 2 (2 ) 40 cos 33012

140 ( 3) 20 3 / det2

o

o

v fA f t

v

v v

v v cm

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 37: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 37

CONTOH SOAL 2

Suatu partikel melakukan getaranharmonis dengan amplitudo sebesar2 cm dan periodenya 1 detik. Faseawal gerak 3/4 , pada saat fasenya2/3 pertama kalinya, hitungKecepatan , Percepatan dan waktuyang dibutuhkan untuk itu.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 2

2cos 2 2 .1.2cos 2 .3

14 cos 240 4 ( ) 2 /2

o

v A v

v v cm s2 2 2

2 2 2 2

2sin 2 4 .2 .1sin 23

116 sin 330 16 ( 3) 8 3 /2

o

a A a

a a cm s2 32 .2 2 2 .2. .23 4

5 3 20 9 112 2 det3 4 12 24

oft t

t t t

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 38: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 38

CONTOH SOAL 3

Suatu benda melakukan GHSdengan massa benda x gram,pada saat simpangannya 2 cmkelajuannya 4 cm/s, pada saatsimpangannya 4 cm kelajuannya2 cm. Hitunglah amplitude GHStersebut

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 3

2 21

12 2

2 2

( )

(

k A yv mv k A y

m

2 2

2 2

4 22 4

AA

2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2

2 2

4 ( 4 ) 2 ( 2 )16 4 (4 2 )(4 2 )

12 240 20 2 5

A AA A

A A A cm

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 39: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 39

CONTOH SOAL 4

Sebuah ayunan sederhana di bumimempunyai frekwensi ayunansebesar 15 Hz, jika ayunan ini dibawake suatu planet yang mempunyaigrafitasi 1/3 kali grafitasi bumi danpanjang tali ayunan sederhanadijadikan 3 kalinya, dan massa bebandijadikan 3 kalinya, berapakahfrekwensi ayunan di planet tersebut.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABANCONTOH SOAL 4

12

gf

13: : 15 : :3

1 115 : 1: .15 53 3

BB P BB P P

B P B B

P P

gg g gf f f

f f Hz

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

Page 40: DINAMIKA GERAKarianto.net/bahan/dingerak.pdf · massa dan berat bahan diskusi pengembangan hukum ii ... elastisitas bahan modulus kelentingan gaya pegas ... jawaban contoh soal hukum

IR. STEVANUS ARIANTO 40

PROFICIATKAMU TELAH MENYELESAIKAN PELAJARAN INIYAITU TENTANG DINAMIKA GERAK DAN PERLU

KAMU MENGERJAKAN SOAL-SOAL LATIHAN URAIANDAN KAMU AKHIRI

DENGAN MENGERJAKAN TEST PENGUASAANDINAMIKA GERAK .

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1