GAYA , TEKANAN , DAYA , DAN MOMEN GAYA

Di dalam ilmu fisika, gaya atau kakas adalah apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami percepatan. Gaya memiliki besar dan arah, sehingga merupakan besaran vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Berdasarkan Hukum kedua Newton, sebuah benda dengan massa konstan akan dipercepat sebanding dengan gaya netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.

Penjabaran Gaya :

Gaya dilambangkan dengan F.

Satuan gaya adalah Newton atau dyne.

1 Newton = 1 kg m/s2 1 dyne = 1 gr cm/s2 1 Newton = 105 dyne.

Rumus :

Keterangan: F = gaya (Newton atau dyne)

m = massa (dalam kilogram atau gram)

a = percepatan (m/s2 atau cm/s2)

Contoh :

Berat pada sebuah benda adalah 8 kg. Jika percepatan yang diberikan oleh benda tersebut adalah 5 m/s2, berapakah gaya yang diberikan?

Penyelesaian :

Sifat Sifat Gaya

a. Gaya Dapat Memengaruhi Gerak Benda

Di antara kamu tentu ada yang pernah bermain bola. Bola tersebut akan bergerak jika dilempar atau ditendang. Akan tetapi, bola dapat berhenti bergerak jika bola yang dilemparkan seorang pemain ditangkap oleh pemain lain. Peristiwa tersebut menunjukkan bola dapat bergerak atau berhenti jika diberi gaya. Lakukan kegiatan berikut agar kamu lebih memahami pengaruh gaya terhadap gerak benda!

b. Gaya Dapat Mengubah Bentuk Benda

Banyak kegiatan sehari-hari yang menunjukkan pengaruh gaya pada bentuk benda. Misalnya saatmembuat batu bata dan genting. Kedua macam benda tersebut terbuat dari tanah liat. Pada awalnya tanah liat dicampur air agar lunak. Tanah liat itu kemudian dimasukkan dalam cetakan batu bata atau genting. Hal ini berarti tanah liat diberi gaya agar bentuknya berubah menjadi batu bata atau genting

c. Gaya Dapat Mengubah Arah BendaGaya juga dapat memengaruhi arah gerak benda. Gaya ini sering dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya sepeda dapat bergerak karena dikayuh. Perahu layar memanfaatkan gaya dorong angin agar perahu bergerak. Pergerakan suatu benda tergantung pada besar kecilnya gaya yang dikenakan pada benda. Semakin besar gaya yang mengenai benda, semakin cepat benda tersebut bergerak. Akibatnya, benda berpindah semakin jauh. Sebaliknya, semakin kecil gaya yang mengenai benda, semakin lambat gerakannya. Jarak perpindahan benda akibat gaya tersebut juga semakin pendek. Bahkan, gaya yang terlalu kecil tidak dapat menggerakkan benda.Macam Macam Rumus Penerapan Gaya Hukum Newton

Hukum I Newton

Setiap benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan apabila pada benda itu tidak bekerja gaya.

Hukum II Newton

Bila sebuah benda mengalami gaya sebesar F maka benda tersebut akan mengalami percepatan.

Keterangan:

F: gaya (N atau dn)

m: massa (kg atau g)

a: percepatan (m/s2 atau cm/s2)

Hukum III Newton

Untuk setiap gaya aksi, akan selalu terdapat gaya reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.

Gaya gesek

Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan.

Keterangan:

Fg: Gaya gesek (N)

: koefisien gesekan

N: gaya normal (N)

Gaya berat

Keterangan:

W: Gaya berat (N)

m: massa benda (kg)

g: gravitasi bumi (m/s2)

Berat jenis

atau Keterangan:

s: berat bersih (N/m3)

w: berat janda (N)

V: Volume oli (m3)

: massak kompor(kg/m3)

TEKANAN

Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas (A).

Keterangan:

p: Tekanan (N/m atau dn/cm)

F: Gaya (N atau dn)

A: Luas alas/penampang (m atau cm)

Satuan:

1 Pa = 1 N/m = 10-5 bar = 0,99 x 10-5 atm = 0,752 x 10-2 mmHg atau torr = 0,145 x 10-3 lb/in (psi)

1 torr= 1 mmHg

Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan atau gas. Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi.

Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar atau terkecuali untuk uap air, uap air jika tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair. (dikutip dari wikipedia: kondensasi). Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi.

Tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan barometer.Saat ini atau sebelumnya unit tekanan rakyat adalah sebagai berikut:

atmosfer (atm)

manometric unit adat unit non-SI unit metrik:

bar, decibar, milibar kilogram-force, atau kilopond, per sentimeter persegi (tekanan atmosfer)

gram-force dan ton-force (ton-force metrik) per sentimeter persegi

Barye (dyne per sentimeter persegi)

kilogram-force dan ton-gaya per meter persegi

sthene per meter persegi (pieze)

Tekanan hidrostatis

Tekanan Hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.

Keterangan:

ph: Tekanan hidrostatis (N/m atau dn/cm)

h: jarak ke permukaan zat cair (m atau cm)

s: berat jenis zat cair (N/m atau dn/cm)

: massa jenis zat cair (kg/m atau g/cm)

g: gravitasi (m/s atau cm/s)

Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah.

Keterangan:

F1: Gaya tekan pada pengisap 1

F2: Gaya tekan pada pengisap 2

A1: Luas penampang pada pengisap 1

A2: Luas penampang pada pengisap 2

Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan bahwa "dalam suhu tetap" untuk massa yang sama, tekanan absolut dan volume udara terbalik secara proporsional. Hukum ini juga bisa dinyatakan sebagai: secara agak berbeda, produk dari tekanan absolut dan volume selalu konstan.

Keterangan :

V1 = Volume Benda 1

V2 = Volume Benda 2

P1 = Tekanan Benda 1P2 = Tekanan Benda 2

Aplikasi Tekanan

Tekanan diaplikasikan dalam beberapa hal dalam kehidupan, diantaranya: Pengukuran tekanan darah Pompa Hidrolik yang biasanya dipakai di bengkel-bengkelDAYA

Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu. Daya dilambangkan dengan S. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan sebagai:

S = daya (Nm/s, Watt )W = usaha ( Joule )t = waktu ( Sekon )Daya rata-rata (sering disebut sebagai "daya" saja bila konteksnya jelas) adalah kerja rata-rata atau energi yang dihantarkan per satuan waktu. Daya sesaat adalah limit daya rata-rata ketika selang waktu t mendekati nol.

Bila laju transfer energi atau kerja tetap, rumus di atas dapat disederhanakan menjadi:

,

di mana W, E adalah kerja yang dilakukan, atau energi yang dihantarkan, dalam waktu t (biasanya diukur dalam satuan detik).

Menurut sejarah besarnya satuan 1 HP (horse power) pertama kali dinyatakan sebagai setara dengan kemampuan seekor kuda menarik beban 366 pound dengan kecepatan 1 foot per second seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas.

Jenis-Jenis Daya Pada Mesin

Dalam mesin , daya biasanya menggunakan satuan tenaga kuda ( Horse Power ) .Menurut sejarah besarnya satuan 1 HP (horse power) pertama kali dinyatakan sebagai setara dengan kemampuan seekor kuda menarik beban 366 pound dengan kecepatan 1 foot per second seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas.

Berikut jenis jenis daya pada mesin :

1. Brake power adalah daya yang diberikan oleh poros engkol.

2. Drawbar power adalah daya pada drawbar dan tersedia untuk menarik beban.

3. Friction power adalah Daya yang digunakan untuk mengatasi gesekan-gesekan pada motor.

4. Indicated power adalah daya yang timbul dalam ruang pembakaan datar diterima oleh piston.

Untuk siklus mesin 4 langkah N harus dibagi 2, karena untuk 1 kekuatan untuk tiap silinder per 2 revolusi. Dibagi dua tidak diperlukan untuk siklus mesin 2 langkah karena tiap kekuatan Hubungan indicated power dengan net brake power dan friction power adalahGross indicated power = net brake power + friction power.

Brake power maksimum adalah kekuatan mesin maksimal untuk membuka dengan penuh throttle dengan kecepatan tertentu. Namun kita harus ingat bahwa pengujian throttle harus dibandingkan dengan pengujian mesin.Obsemed power adalah daya yang diukur dengan dinamometer tanpa memperhatikan temperatur atmosfer, takanan atau tekanan uap.

Corrected power adalah observed power yang memperhatikan tekanan permukaan air laut ( 1.013 x 105 Pa), suhu 15.5 oC dan tekanan uap 0. (modul kuliah ipb)

MOMEN

MOMEN GAYAPerubahan gerak translasi pada sebuah benda hanya dapat terjadi jika resultan gaya yang mempengaruhi benda tidak nol. Jika resultan gaya maka benda mungkin tetap diam atau bergerak lurus beraturan. Untuk mengubah kecepatan benda dibutuhkan gaya. Hal ini sesuai dengan Hukum II Newton. Peristiwa yang sama juga berlaku pada gerak rotasi. Benda hanya dapat mengalami perubahan gerak rotasi jika pada benda tersebut diberikan momen gaya. Dengan adanya momen gaya maka benda akan mengalami perubahan kecepatan sudut. Momen gaya merupakan besaran vector. Secara matematis, momen gaya dirumuskan sebagai berikut. = r F Momen gaya () merupakan perkalian silang antara posisi (r) dan gaya (F) yang bekerja pada benda dengan lengan gaya r = l sin merupakan jarak antara gaya F ke sumbu putar benda. Untuk menentukan arah momen gaya digunakan kaidah sekrup (putar kanan). Dari persamaan di atas, dapat diketahui bahwa satuan momen gaya adalah newton meter (Nm).MOMEN KOPEL Kopel merupakan pasangan dua buah gaya yang sejajar, sama besar, dan berlawanan arah. Jika sebuah benda bekerja sebuah kopel, benda akan melakukan gerak rotasi. Besar sebuah kopel dinyatakan dengan momen kopel. Momen kopel M adalah perkalian silang antara vector gaya dan vector jarak antara dua gaya tersebut.M = d F

Sebagai hasil perkalian silang, M adalah besaran vector yang arahnya tegak lurus bidang yang dibentuk oleh F dan d. Penentuan arah momen kopel sesuai dengan aturan sekrup (aturan tangan kanan).

MOMEN INERSIAMomen inersia (Satuan SI: kg m2) adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi terhadap porosnya. Besaran ini adalah analog rotasi daripada massa. Momen inersia berperan dalam dinamika rotasi seperti massa dalam dinamika dasar, dan menentukan hubungan antara momentum sudut dan kecepatan sudut, momen gaya dan percepatan sudut, dan beberapa besaran lain. Meskipun pembahasan skalar terhadap momen inersia, pembahasan menggunakan pendekatan tensor memungkinkan analisis sistem yang lebih rumit seperti gerakan giroskopik.

Lambang dan kadang-kadang juga biasanya digunakan untuk merujuk kepada momen inersia.

Definisi sederhana momen inersia (terhadap sumbu rotasi tertentu) dari sembarang objek, baik massa titik atau struktur tiga dimensi, diberikan oleh rumus:

di mana m adalah massa dan r adalah jarak tegak lurus terhadap sumbu rotasi.

AnalisisMomen inersia (skalar) sebuah massa titik yang berputar pada sumbu yang diketahui didefinisikan oleh

Momen inersia adalah aditif. Jadi, untuk sebuah benda tegar yang terdiri atas N massa titik mi dengan jarak ri terhadap sumbu rotasi, momen inersia total sama dengan jumlah momen inersia semua massa titik:

Untuk benda pejal yang dideskripsikan oleh fungsi kerapatan massa (r), momen inersia terhadap sumbu tertentu dapat dihitung dengan mengintegralkan kuadrat jarak terhadap sumbu rotasi, dikalikan dengan kerapatan massa pada suatu titik di benda tersebut:

di mana

V adalah volume yang ditempati objek

adalah fungsi kerapatan spasial objek

r = (r,,), (x,y,z), atau (r,,z) adalah vektor (tegaklurus terhadap sumbu rotasi) antara sumbu rotasi dan titik di benda tersebut.

Berdasarkan analisis dimensi saja, momen inersia sebuah objek bukan titik haruslah mengambil bentuk:

di mana

M adalah massa

R adalah jari-jari objek dari pusat massa (dalam beberapa kasus, panjang objek yang digunakan)

k adalah konstanta tidak berdimensi yang dinamakan "konstanta inersia", yang berbeda-beda tergantung pada objek terkait.

Konstanta inersia digunakan untuk memperhitungkan perbedaan letak massa dari pusat rotasi. Contoh:

k = 1, cincin tipis atau silinder tipis di sekeliling pusat

k = 2/5, bola pejal di sekitar pusat

k = 1/2, silinder atau piringan pejal di sekitar pusat.

Gaya gesek saat menggunakan sepatu roda

HYPERLINK "http://id.wikipedia.org/wiki/Barometer" \o "Barometer" Barometer HYPERLINK "http://id.wikipedia.org/wiki/Air_raksa" \o "Air raksa" air raksa sebagai pengukur tekanan HYPERLINK "http://id.wikipedia.org/wiki/Udara" \o "Udara" udara dalam satuan HYPERLINK "http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Milibar&action=edit&redlink=1" \o "Milibar (halaman belum tersedia)" milibar

Cara mengukur indicated horse power

Diagram perhitungan momen inersia sebuah piringan. Di sini k adalah 1/2 dan adalah jari-jari yang digunakan untuk menentukan momen inersia

0