Fisika - 1 Materi Dasar.pdf

5/19/2018 Fisika - 1 Materi Dasar.pdf

1/26

10-9-2013

Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada

FisikaTKI 1003 / 3 SKS

Dr. Indraswari Kusumaningtyas, ST., MSc.

http://picsdigger.com/keyword/vector%20field/


2/26

2Fisika Materi DasarJurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM

Materi Dasar

Pokok bahasan:

Mekanika dan Statika

Asumsi Pemodelan

Hukum Gerak Newton

Aturan Perhitungan

Vektor Gaya

Skalar dan Vektor

Operasi Vektor

Penjumlahan Vektor Gaya

Penjumlahan Vektor Gaya Ko-Planar

1

Dasar utama dari mekanika adalah

Hukum-Hukum Newton


3/26


Mekanika dan Statika

Mekanikaadalah cabang ilmu fisika yang mempelajari benda dalamkondisi diam atau bergerak karena dikenai gaya.

Statikamempelajari kesetimbangan benda, yaitu kondisi di manabenda diam atau bergerak dengan kecepatan tetap.


4/26


Mekanika dan StatikaApa Perlunya?


5/26


Mekanika dan StatikaOops


6/26


Asumsi Pemodelan

Model dibuat untuk menyederhanakan sistem.

Beberapa asumsi penting yang umumnya digunakan:

1. Partikel

punya masa yang terpusat pada suatu titik

geometri diabaikan

2. Benda tegar

kumpulan partikel yang satu sama lain berjarak tetap

punya geometri

sifat bahan diabaikan3. Gaya terpusat

pengaruh beban diasumsikan terpusat di satu titik

https://museuminsider.co.uk/wp-content/upload

s/2009/05/train-wheels-500x333.jpg

http://www.amquipinc.com/cmsimages/18b_cs_3.jpg


7/267Fisika Materi DasarJurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM

Hukum Gerak Newton

Hukum I

Hukum II

Hukum III

0 = 0 atau = konstan F v v

AB BAF F

Hibbeler (2009)

0 m F F a



Aturan Perhitungan

Harus memiliki homogenitas secara dimensi, yaitu satuan di sisi kiri

sama dengan satuan di sisi kanan.

Gunakan jumlah angka penting yang sesuai. Jika diinginkan 3 angka

penting pada jawaban, gunakan setidaknya 4 angka penting pada

perhitungan. Pembulatan dilakukan setelah perhitungan selesai. Pembulatan:

> 5, pembulatan ke atas (misal: 3528 3530)

< 5, pembulatan ke bawah (misal: 0,3521 0,352)

= 5 dan diikuti nol semua, pembulatan ke bilangan genap(misal: 1,245 1,24 ; 0,1275 0,128)

= 5 dan diikuti bukan nol semua, pembulatan ke atas

(misal: 565,503 566)



Vektor Gaya

Vektor-vektor gaya dapat terjadi

dalam ruang 2D maupun 3D.

Fokus hari ini adalah pada sistem 2D

saja.

Dengan memahami konsep vektor 2D,

maka sistem 3D dapat Anda pelajari

sendiri sebagai pengembangan dari

sistem 2D.

http://www.tcc.edu/faculty/webpages/pgordy/Egr140/Ch2.ppt

2 D

3 D



Penerapan Prinsip Vektor

Terdapat tiga gaya yang

bekerja pada kait akibat

tarikan rantai.

Apakah kait akan rusak

(melengkung / patah)?

Untuk menjawabnya, kita

perlu mengetahui resultan

gayayang bekerja pada kait,

dan batas kekuatan bahan

pembuat kait.

FR




Skalar dan Vektor

Skalar Vektor-----------------------------------------------------------------

Contoh: Masa, Volume Gaya, Kecepatan

Karakteristik: Punya besar Punya besar dan arah(positif atau negatif)

Aturan Aljabar biasa Aturan paralelogram

penjumlahan:

Penulisan: Biasa Huruf tebal / dengangaris atau panah



Operasi Vektor

Perkalian: aA atau aA

Pembagian: A/a= (1/a)A

apositif searah

anegatif berlawanan arah

Besar vektor = |aA|

Hibbeler (2009)

Perkalian dan Pembagian dengan Skalar

Hibbeler(2009)


13/26


Operasi Vektor

Hibbeler (2009)

Penjumlahan Vektor

Metode Paralelogram(ekor ke ekor)

Metode Segitiga(ekor ke kepala)

Bagaimana dengan pengurangan vektor?

Hibbeler(2009)


14/26


Penjumlahan Vektor Gaya

Hibbeler (2009)

Trigonometri

Segitiga siku-siku

A

BR

2 2

R A B

R A B

R A B

b

A

BR

a

r

Segitiga tidak siku-siku

sin sin sina b r

A B R

cos

sin

tan

A

R

B

R

B

A

2 2 22 cosR A B AB r

http://www tcc edu/faculty/webpages/pgordy/Egr140/Ch2 ppt


15/26


FR= F1+ F2

Gunakan rumus sinus atau cosinus untukmenentukan besar dan arah vektor FR.

Bagaimana jika terdapat lebih dari dua

vektor gaya?

Hibbeler (2009)

Penjumlahan Vektor GayaMencari Resultan

FR



16/26


Contoh Soal - 1

Terdapat dua gaya yang bekerja pada mata kait di bawah. Tentukan

besardan arahdari resultan gayanya.

Hibbeler (2009)

F2= 150 N

F1= 100 N

15o

10o


17/26


Contoh Soal - 1

Gambar sketsa vektor-vektor gaya yang bekerja.

Hibbeler (2009)

F2= 150 N

F1= 100 N

15o

10o

Hibbeler (2009)


18/26


2 2100 N 150 N 2 100 N 150 N cos115

10.000 22.500 30.000 0,4226 212,6 N 213 N

150 N 212,6 N 150 N sin sin115

sin sin115 212,6 N 39,8

39,8 15,0 54

RF

,8

Contoh Soal - 1

Resultan gaya:

( )

150 N

100 N15o

115o

FR

Sudut vektor :

Arah vektor terhadap horizontal:


19/26


Sebuah resultan gayadipecah menjadi komponen-komponen gayapada arah sumbu yang diinginkan.

Semacamkebalikan dari metode paralelogram.Hibbeler(2009)

Komponen Vektor

Hibbeler (2009)


20/26


Komponen Vektor PersegiRectangular Vector Components

Vektordipecah menjadi komponen persegi pada sumbu xdan y.

Orientasi sumbu bisa miring, tapi sumbu xdan ysaling tegak lurus.

Vektor satuan idanjdigunakan untuk menunjukkan arah

komponen pada sumbu xdan y.

F= Fx i+ FyjF' = F'x iF'yj

Hibbeler (2009)


21/26


1. Pecah setiap gaya menjadi

komponen persegi pada sumbu-x

dan sumbu-y bagaimana caranya?

2. Jumlahkan semua komponen pada

sumbu-x dan semua komponensumbu-y . Hasil penjumlahan ini

merupakan komponen-xdan

komponen-ydari resultan gaya

3. Hitung besar dan arah resultan gayamenggunakan total komponen-xdan

total komponen-y

trigonometri segitiga siku-siku


Hibbeler (2009)


22/26



FR= F1 + F2 + F3

= F1xi + F1yjF2xi + F2yj+ F3xi F3yj

= (F1xF2x+ F3x)i+ (F1y+ F2yF3y)j

= (FRx)i+ (FRy)j

R x yF F F F i j

Hibbeler (2009)


23/26



2 2

1

,

tan

Rx x Ry y

R Rx Ry

Ry

Rx

F F F F

F F F

F

F

R x yF F F F i j



24/26


Contoh Soal - 2

Langkah:- Uraikan tiap gaya menjadi komponen vektor pada sumbu x dan y

- Jumlahkan komponen vektor pada tiap sumbu

- Tentukan besar dan arah dari resultan komponen

Tiga buah gaya bekerja padasebuah pasak.

Tentukan besar dan arah

resultan gayanya.


25/26


Contoh Soal - 2

http://www.tcc.e

du/faculty/webpag

es/pgordy/Egr140/Ch2.ppt

F1= {0i +300j} N

F2= {450 cos 45i+ 450 sin 45j} N

= {318,2 i+ 318,2j} N

F3= { (3/5) 600 i+ (4/5) 600j} N

= { 360 i+ 480j} N

FR= { (0 318,2 + 360) i+ (300 + 318,2 + 480)j} N

= { 41,80 i+ 1098j} N


26/26


Contoh Soal - 2

http://www.tcc.e

du/faculty/webpag

es/pgordy/Egr140/Ch2.ppt

FR= { (0 318,2 + 360) i+ (300 + 318,2 + 480)j} N

= { 41,80 i+ 1098j} N

x

y

FRBesar dan arah resultan gaya:

2 2

1

41,80 1098 1099 N

1098tan 87,8

41,80

RF

Fisika - 1 Materi Dasar.pdf

Documents

Transcript of Fisika - 1 Materi Dasar.pdf