Mekanika Klasik 2
-
Upload
firmansyah-sirait -
Category
Documents
-
view
671 -
download
1
Transcript of Mekanika Klasik 2
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 1/28
OLYMPIADE
FISIKA
SILABUS, SOAL DAN
PEMBAHASAN
OLYMPIADE FISIKA
TENTANG MEKANIKA
DISUSUN OLEH
NIA SYAFITRI
H12109007
JURUSAN
FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA
DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
DOSEN
PEMBIMBING
Azrul
Azwar ,Msi
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 2/28
UNIVERSITAS TANJUNGPURAPONTIANAK
2011HALAMAN PENGESAHAN
1. Nama Kegiatan : Pelatihan Olympiade Fisika Bulan Juli 2011 Khusus Mahasiswa
Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Universitas Tanjungpura, Pontianak
2. Pelaksana Kegiatan : Bidang Akademik Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFIS) tahun
ajaran 2010/2011
3. Kepala Divisi Pelaksana Kegiatan
Nama Lengkap : Nia Syafitri NIM : H12109007
Jurusan : Fisika
Universitas : Universitas Tanjungpura
5. Dosen Pembimbing
Nama Lengkap dan Gelar : Azrul Azwar, M.si
Pontianak, 30 Juli 2011
Mengetahui
Dosen Pembimbing
Penulis
Azrul Azwar, Msi Nia Syafitri
NIP :
NIM: H12109007
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 3/28
Silabus Olimpiade
Materi Umum
1. Vektor
2. Sistem Koordinat
3. Besaran dan Dimensi
4. Turunan
5. Integral
6. Fisika Matematika
Materi Khusus
1. Mekanika Klasik
2. Mekanika Kuantum
3. Termodinamika
4. Elektrodinamika
5. Fisika Modern
Mekanika Klasik
Sub materi : Penyelesaian Soal Dengan Menggunakan Hukum Newton
Example soal
1.
F keterangan : lantai kasar dengan koefisien gesekan, µ
Berdasarkan gambar diatas tentukan ;
m1
m2
m3
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 4/28
a. Percepatan m1, m2 dan m3
b. Gaya kontak antara m1 dan m2 serta gaya kontak antara m2 dan m3
Pembahasan
1. Menentukan Percepatan (a) pada benda yang memiliki massa, m1, m2 dan m3
1.1 Menentukan diagram gaya pada setiap benda
1.1.1 Peninjauan benda bermassa m1
a1
Keterangan
K 12 adalah gaya pada benda 1 akibat benda 2
f 1 adalah gaya gesek benda 1
a1 adalah percepatan benda 1
m1 adalah massa pada benda 1
Penyelesaian
∑F = m1*a1
F – K 12 – f 1 = m1*a1
Dimana : f 1 = µ *m1* g
F – K 12 – µ *m1* g = m1*a1 ……………… (1)
1.1.2 Peninjauan benda bermassa m2
a2
Keterangan
K 12 adalah gaya pada benda 2 akibat benda 1
K 23 adalah gaya pada benda 2 akibat benda 3
a2 adalah percepatan benda 2
m1 K 12F
f 1
m2 K 23K 21
f 2
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 5/28
m2 adalah massa pada benda 2
Penyelesaian :
∑F = m2*a2
K 21 – K 23 – f 2 = m2*a2
Dimana : f 2 = µ *m2* g
K 21 – K 23 – µ *m2* g = m2*a2 ……………… (2)
1.1.3 Peninjauan benda bermassa m3
a3
Keterangan
K 32 adalah gaya pada benda 3 akibat benda 2
a3 adalah percepatan benda 3
m3 adalah massa pada benda 3
Penyelesaian :
∑F = m3*a3
K 32 – f 3 = m3*a3
Dimana : f 3 = µ *m3* g
K 32 – µ *m3* g = m3*a3 ……………… (3)
1.1.4 Menjumlahkan Semua Persamaan
F – K 12 – µ *m1* g = m1*a1
K 21 – K 23 – µ *m2* g = m2*a2
K 32 – µ *m3* g = m3*a3 +
F – µ*g*( m1+m2+m3) = m1*a1 + m2*a2 + m3*a3
m3
K 32
f 3
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 6/28
karena a1 =a2 =a3 =a
sehingga
F – µ*g*( m1+ m2+m3) = a*(m1+ m2+m3)
a = F – µ*g*( m1+m2+m3)
( m1 + m2 +m3)
1.2 Menentukan gaya kontak antara benda yang bermassa m1 dan m2 ( K 12 )
1.2.1 Peninjauan benda bermassa m1
a1
Keterangan
K 12 adalah gaya kontak pada benda 1 akibat benda 2
f 1 adalah gaya gesek benda 1
a1 adalah percepatan benda 1
m1 adalah massa pada benda 1
Penyelesaian
∑F = m1*a1
F – K 12 – f 1 = m1*a1
K 12 = F – f 1 - m1*a1 ……………… (1)
Dimana : f 1 = µ *m1* g
a1 = a = F – µ*g*(m1 +m2+m3)
( m1+m +m3)
Sehingga
K 12 = F-µ*m1*g- m1*(F –µ*g*(m1+ m2+m3))
( m1+ m2+m3)
K 12 = F *( m1 + m2 +m3)- µ*m1*g*( m1 + m2 +m3)- m1* F – µ*m1*g*( m1+ m2 +m3)
m1 K 12F
f 1
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 7/28
( m1 + m2 +m3)
K 12 = F*m1 + F*(m2+m3 ) – F* m1
( m1+m2+m3)
K 12 = F*( m2 +m3 )
(m1+m2+m3)
1.3 Menentukan gaya kontak antara benda yang bermassa m2 dan m3 (K 32)
1.3.1 Peninjauan benda bermassa m3
a3
Keterangan
K 32 adalah gaya kontak pada benda 3 akibat benda 2
a3 adalah percepatan benda 3
m3 adalah massa pada benda 3
Penyelesaian
∑F = m3*a3
K 32 – f 3 = m3*a3
K 32 = f 3 + m3*a3 ……………… (1)
Dimana : f 3 = µ *m3* g
a3 = a = F – µ*g*(m1+ m2+m3)
( m1+ m2+m3)
Sehingga
K 32 = µ *m3*g - m3*(F – µ*g*(m1+m2+m3))
( m1+m2+m3)
K 32 = µ *m1*g*(m1+m2+m3)-m3* F –µ*m3*g*(m1+m2+m3)
(m1+ m2+m3)
K 32 = F *m3
(m1+m2+m3)
m3
K 32
f 3
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 8/28
Catatan : Besar nilai K 32 sama dengan K 23 hanya arahnya yang berbeda
sehingga
K 23 = F *m3
(m1+m2+m3)
2. F
…….
keterangan : lantai kasar dengan koefisien gesekan, µ
dimana : m1 =2m2 ; m2 =2m3 ; m3 =3m3
Berdasarkan gambar diatas tentukan ;
a. Percepatan masing-masing benda
b. Gaya kontak antara benda ke-i dan ke-i+1
Pembahasan
2. Menentukan Percepatan (a) pada masing-masing benda
2.1 Menentukan diagram gaya pada setiap benda
2.1.1 Peninjauan benda bermassa m1
a1
Keterangan
K 12 adalah gaya pada benda 1 akibat benda 2
f 1 adalah gaya gesek benda 1
a1 adalah percepatan benda 1
m1 adalah massa pada benda 1
Penyelesaian
∑F = m1*a1
F – K 12 – f 1 = m1*a1
m2
m3
m1
m5
m4
m1 K 12F
f 1
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 9/28
Dimana : f 1 = µ*m1*g
F –K 12 – µ *m1*g = m1*a1 ……………… (1)
2.1.2 Peninjauan benda bermassa m2
a2
Keterangan
K 12 adalah gaya pada benda 2 akibat benda 1
K 23 adalah gaya pada benda 2 akibat benda 3
a2 adalah percepatan benda 2
m2 adalah massa pada benda 2
Penyelesaian :
∑F = m2*a2
K 21 – K 23 – f 2 = m2*a2
Dimana : f 2 = µ*m2*g
K 21 – K 23 – µ *m2*g = m2*a2 ……………… (2)
2.1.3 Peninjauan benda bermassa m3
a3
Keterangan
K 32 adalah gaya pada benda 3 akibat benda 2
a3 adalah percepatan benda 3
m3 adalah massa pada benda 3
Penyelesaian :
∑F = m3*a3
K 32 – f 3 = m3*a3
Dimana : f 3 = µ*m3*g
m2 K 23K 21
f 2
m3K 32
f 3
K 3
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 10/28
K 32 – µ*m3*g = m3*a3 ……………… (3)
Catatan : karena benda berjumlah tak berhingga (∞) maka jumlah gaya
aksi dan reaksinya akan sesuai dengan jumlah benda dan besar
gayanya sama satu dengan yang lainnya.
2.1.4 Menjumlahkan Semua Persamaan
F – K 12 – µ*m1*g = m1*a1
K 21 – K 23 –µ*m2*g = m2*a2
K 32 – µ *m3* g = m3*a3
………………………………….. +
F – µ*g*(m1+m2 +m3+ ….) = m1*a1+m2*a2 +m3*a3+ …….
karena a1 =a2 =a3 =a
sehingga
F – µ*g*( m1+ m2+m3+…) = a*(m1+m2+m3+…..)
a = F – µ*g*(m1+m2+m3+…..)
(m1+m2+m3+….)
Asumsi : m1 =2m2 = 4m3 = 8m4 =…
Sehingga
a = F – µ*g*(m1+ ½ m1+ ¼ m1+ ⅛ m1+…)
(m1 +½ m1+¼ m1+ ⅛ m1+…)
a = F – µ*m1*g*(1+ ½+ ¼+ ⅛+…)
m1*(1+ ½ + ¼ + ⅛ +…)
Menentukan penjumlahan deret diatas dengan deret geometri :
S∞ = U1 dengan : r = U1 / U2
1 - r r = ½ /1
S∞ = 1 r = ½
1 – ⅟2
S∞ = 2
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 11/28
Sehingga :
a = F – 2*µ*m1*g
2*m1
2.2 Menentukan gaya kontak antara benda yang bermassa mi dan mi+1 ( K i,i+1 )
2.2.1 Peninjauan benda bermassa m1
a
Keterangan
K i,i-1 adalah gaya kontak pada benda i akibat benda i-1
K i,i+1 adalah gaya kontak pada benda i akibat benda i+1
f gesi adalah gaya gesek benda i
a adalah percepatan
mi adalah massa pada benda i
Penyelesaian
∑F = mi*a
K i,i-1 –K i,i+1 –f gesi = mi*a
K i,i+1 = K i,i+1 –f gesi - mi*a ……………… (1)
Dimana : f gesi = µ*mi*g ; a = F – 2*µ*m1*g
2*m1
K i,i+1 = K i,i+1 -µ*mi*g- mi*F–2*µ*m1*g
2*m1
K i,i+1 = 2*m1*K i,i+1- 2*µ*m1*mi*g- mi*F+ 2*µ*mi*m1*g
2*m1
K i,i+1 = 2*m1*K i,i+1- mi*F
2*m1
miK i,i+1
K i,i-1
f ge
si
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 12/28
3. α
aa
keterangan : Bidang miring memiliki lantai yang kasar dengan koefisien gesek, µ
Benda segitiga sama kaki memiliki sudut sebesar α
α = 45 0
Berdasarkan gambar diatas tentukan Besar gaya F agar benda yang bermassa m diam
yang terletak pada bidang miring ?
Pembahasan
Asumsi
Jika gaya F maksimal maka benda bermassa m akan bergerak naik
Jika gaya F minimal maka benda bermassa m akan bergerak turun
Segitiga Diam
Benda bermassa m akan diam pada saat gaya yang bekerja sama dengan nol
(ΣF = 0)
3.1 Keadaan ketika benda bermassa m tidak bergerak turun
3.1.1 Menentukan diagram gaya pada benda bermassa m
Keterangan
Fges adalah gaya gesek benda yang bermassa m
α α
mF
α
m
Fx
Fy
N
Fges
wx
w
wy
a
F
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 13/28
F adalah gaya yang bekerja pada benda diatas
Fx adalah gaya yang bekerja pada benda diatas dalam sumbu-x
Fy adalah gaya yang bekerja pada benda diatas dalam sumbu-y
N adalah gaya normal pada benda bermassa m
w adalah gaya berat pada benda bermassa m
wx adalah gaya berat pada benda bermassa m dalam sumbu-x
wy adalah gaya berat pada benda bermassa m dalam sumbu-y
α adalah sudut yang terbentuk pada benda yang berbentuk segitiga
a adalah percepatan benda
Hasil gambar :
Fx = F cos 450 = ½ *F *⅟2
Fy = F sin 450 = ½ *F *⅟2
wx = m*g*sin 450 = ½*m*g*⅟2
wy = m *g*cos 450 = ½*m*g*⅟2
w = m*g
Gaya pada sumbu Y
ΣFy = 0
N – Fy – wy = 0
N = Fy + wy
N = ½* F* ⅟2 + ½ *m*g* ⅟2
Gaya pada sumbu X
ΣFx = m*a
Fx + Fges – wx = m*a
Dimana : Fges = µ*N
Fges = µ*(½ *F *⅟2 + ½*m*g* ⅟2)
½ *F *⅟2 + µ*(½ *F*⅟2 + ½*m*g* ⅟2) – ½ *m*g* ⅟2 = m*a
F = m*a - µ* ½ *m*g* ⅟2 + ½ *m*g*⅟2
( ½* 2+µ* ½* 2)⅟ ⅟
F = m*a -½*m*g * ⅟2(µ-1)
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 14/28
½ * 2*(1+µ)⅟
F = m*a *⅟2 - m*g * (µ - 1)
(1+µ)
3.2 Keadaan ketika benda bermassa m tidak bergerak naik
3.2.1 Menentukan diagram gaya pada benda bermassa m
F
Keterangan
Fges adalah gaya gesek benda yang bermassa m
F adalah gaya yang bekerja pada benda diatas
Fx adalah gaya yang bekerja pada benda diatas dalam sumbu-x
Fy adalah gaya yang bekerja pada benda diatas dalam sumbu-y
N adalah gaya normal pada benda bermassa m
w adalah gaya berat pada benda bermassa m
wx adalah gaya berat pada benda bermassa m dalam sumbu-x
wy adalah gaya berat pada benda bermassa m dalam sumbu-y
α adalah sudut yang terbentuk pada benda yang berbentuk segitiga
a adalah percepatan benda
Hasil gambar :
Fx = F cos 450 = ½ *F * ⅟2
Fy = F sin 450 = ½ *F * ⅟2
wx = m*g*sin450 = ½ *m*g* ⅟2
wy = m*g*cos 450 = ½ *m*g* ⅟2
w = m*g
α
m
Fx
Fy
N
Fge
swx
w
wy
a
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 15/28
Gaya pada sumbu Y
ΣFy = 0
N – Fy – wy = 0
N = Fy + wy
N = ½*F* ⅟2 + ½ *m*g* ⅟2
Gaya pada sumbu X
ΣF x = m*a
F x -Fges – wx = m*a
Dimana : Fges = µ*N
Fges= µ*(½*F*⅟2 +½ *m*g*⅟2)
½ *F *⅟2 - µ*(½*F*⅟2 +½ *m*g*⅟2) – ½ *m*g*⅟2 = m*a
F = m*a +µ*½*m*g*⅟2+½ *m*g*⅟2
(½* 2 -µ* ½* 2 )⅟ ⅟
F = m*a - ½ *m*g*⅟2(µ+1)
½* 2*(1 -µ)⅟
F = m*a*⅟2- m*g*(µ+1)
(1+ µ)
4.
F
keterangan : Bidang miring memiliki lantai yang kasar dengan koefisien gesek, µ
Benda segitiga sama kaki memiliki sudut sebesar α
α = 45 0
Berdasarkan gambar diatas tentukan Besar gaya F agar benda yang bermassa m2 yang
terletak pada bidang miring tidak meluncur ?
m1
m 2
a
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 16/28
Pembahasan
Asumsi : Karena kedua benda yang berupa segitiga sama kaki bergerak bersamaan
maka a1= a2 = a
Sehingga
F = (m1+m2) *a
a = F
(m1+m2)
4.1. Menentukan diagram gaya pada benda bermassa m1
a
Keterangan
f adalah gaya gesek benda yang bermassa m
f x adalah gaya gesek pada benda m1 dalam sumbu-x
f y adalah gaya gesek pada benda m1 dalam sumbu-y
F adalah gaya yang bekerja pada benda diatas
K 12 adalah gaya kontak pada benda 1 akibat benda 2
K 12x adalah gaya kontak pada benda 1 akibat benda 2 dalam sumbu-x
K 12y adalah gaya kontak pada benda 1 akibat benda 2 dalam sumbu-y
a adalah percepatan benda
Hasil gambar :
Fx = Fcos 450 = ½*F *⅟2
Fy = Fsin 450 = ½ *F *⅟2
K 12x = K 12*sin 450 = ½ *K* ⅟2
K 12y = K 12* cos 450 = ½ *K* ⅟2
m1
f
f x
f y
K 12
K 12y
K 12
xF
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 17/28
K 12 = K
Penyelesaian
ΣFx = m1*a
F +f x - K 12x = m1*a
F + ½*f *⅟2 -½ *K*⅟2 = m1*a ………… (1)
4.2. Menentukan diagram gaya pada benda bermassa m2
Keterangan
f adalah gaya gesek benda yang bermassa m2
w adalah gaya berat pada benda bermassa m2
wx adalah gaya berat pada benda bermassa m2 dalam sumbu-x
wy adalah gaya berat pada benda bermassa m2 dalam sumbu-y
K 12 adalah gaya kontak pada benda 1 akibat benda 2
a adalah percepatan benda
ax adalah percepatan benda dalam sumbu-x
ay adalah percepatan benda dalam sumbu-y
Hasil gambar :
ax = a cos 450 = ½*a*⅟2
ay = a sin 450 = ½*a*⅟2
wx = m2*g*sin 450 = ½*m2*g*⅟2
wy = m2*g*cos 450 = ½*m2*g *⅟2
m
2
f
K 12
a
wy
ay
ax
wx
w
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 18/28
w = m2*g
K 12 = K
Penyelesaian
ΣFx = m2*ax
wx - f x = m2*½*a*⅟2
½ *m2*g*⅟2 - f = m2*½*a* ⅟2
f = ½ *m2*g * ⅟2 - m2* ½ * a* ⅟2 ………… (2)
ΣFy = m2*ay
K 12 - wy = m2*½ * a* ⅟2
K - ½*m2*g* ⅟2 = m2*½*a* ⅟2
K = ½ *m2*a*⅟2 + m2*½*g*⅟2 ………… (3)
4.3 Substitusikan persamaan (2) dan (3) kedalam persamaan (1)
F +½*½*m2*g*⅟2 - m2*½ *a*⅟2)*⅟2-½*(½*m2*a* ⅟2+ m2*½*g*⅟2)*⅟2=
m1*a
Karena
a = F
(m1+m2)
Sehingga
F +½*m2*g - ½*m2*(F/(m1+m2))- ½*m2*(F/(m1+m2))-m2*½*g* = m1* (F/(m1+m2))
F - ½*m2*(F/(m1+m2))-½*m2*(F/(m1+m2))= m1*(F/(m1+m2))
F - m2*(F/(m1+m2)) = m1*(F/(m1+m2))
F = m1*(F/(m1+m2))+ m2*(F/(m1+m2))
F = (F/(m1+m2))*(m1+m2)
5. a
m
’
Katr
ol
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 19/28
Tentukan percepatan berdasarkan system pada kasus diatas jika katrol berputar
dimana katrol memiliki besar jari-jari sebesar R?
Pembahasan
5.1 Menentukan diagram gaya pada setiap benda yang mempengaruhi system diatas
5.1.1 Menentukan diagram gaya pada benda yang bermassa m’
Keterangan
T’ adalah tegangan tali pada benda bermassa m’
a adalah percepatan benda
Penyelesaian :
ΣF = m’*a
T’ = m’ * a ………………. (1)
5.1.2 Menentukan diagram gaya pada benda yang bermassa m’
m
m’T
a
m
T
w=m*
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 20/28
Keterangan
T adalah tegangan tali pada benda bermassa m
a adalah percepatan benda
w adalah gaya berat yang bekerja pada benda bermassa m
Penyelesaian
ΣF = m*a
m*g - T = m * a ……………. (2)
5.1.3 Menentukan diagram gaya pada benda yang bermassa m’
a
Keterangan
T adalah tegangan tali pada benda bermassa m
T adalah tegangan tali pada benda bermassa m’
a adalah percepatan benda
R adalah jari-jari katrol
Penyelesaian
Στ = I*α
T*R - T‘* R = I*α
[ T – T’] *R = I*α
Karena α = a /R
Katrol berbentuk silinder pejal maka momen inersia (I) bernilai
I = ½ *mk *R 2
Sehingga
[ T – T’] *R = ½ *mk *R 2 *( a/R )
R
T
T’
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 21/28
T – T’ = ½ *mk *a ……………. (3)
5.2 Subtitusikan persamaan 1 ke persamaan 2
T – m’ a = ½ *mk *a ………….... (4)
5.3 Jumlahkan persamaan 2 dan persamaan 4
m*g - T = m * a
T – m’* a = ½ *mk *a +
m*g – m’*a = m*a + ½ *mk *a
m*g = m*a + ½ *mk *a +m’*a
m*g = a *( m +m’+ ½ *mk )
a = m*g
( m +m’+ ½ *mk )
6.
α
Tentukan besar tegangan tali berdasarkan system pada kasus diatas dalam keadaan
setimbang dimana bola bergerak menggelinding kebawah dengan bidang miring
berlantai kasar dengan koefisien gesek sebesar µ ?
Pembahasan
6.1 Menentukan diagram gaya pada setiap benda yang mempengaruhi system diatas
α
Tx
T
Ty
wy
wx
N
a
f
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 22/28
Keterangan
f adalah gaya gesek yang bekerja pada benda kasus diatas
w adalah gaya berat yang bekerja pada benda kasus diatas
wx adalah gaya berat yang bekerja pada benda kasus diatas dalam sumbu-x
wy adalah gaya berat yang bekerja pada benda kasus diatas dalam sumbu-y
T adalah tegangan tali yang bekerja pada benda diatas
Tx adalah tegangan tali yang bekerja pada benda diatas dalam sumbu-x
Ty adalah tegangan tali yang bekerja pada benda diatas dalam sumbu-y
N adalah gaya normal yang bekerja pada benda diatas
α adalah sudut yang bekerja pada benda segitiga diatas
Hasil gambar :
Tx = T cos α
Ty = T sin α
wx = m*g*sin α
wy = m*g* cos α
w = m*g
catatan : syarat keadaan setimbang Στ = 0 dan ΣF= 0
Penyelesaian
ΣFy = 0
N - wy - Ty = 0
N = wy + Ty
N = m *g *cos α + T sin α
Στ= 0
T cos α *R – f*R = 0
T cos α*R = f*R
T cos α = f
w
FΣx=
0
FΣy=
0
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 23/28
T cos α = µ *N
T cos α = µ*(m*g cos α + T sin α)
T = µ* m *g *cos α + µ*T *sin α
Cos α
T = µ *m*g +µ*T tan α
T - µ*T tan α = m*g*µ
T *(1 -µ tan α) = m*g*µ
T = m*g* µ
(1 -µ*tan α)
7.
Tentukan percepatan masing-masing benda apabila massa katrol diabaikan ?
Pembahasan
Asumsi : Gerak benda dalam kasus diatas dalam satu arah yaitu menuju ke benda
yang bermassa 4m sehingga a1 = a2 =a
Massa katrol diabaikan maka T1=T2
7.1 Menentukan diagram gaya pada setiap benda yang mempengaruhi system diatas
7.1.1 Menentukan diagram gaya pada benda yang bermassa m
m
4m
a
m
T1
w =m*g
a
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 24/28
Keterangan
w adalah gaya berat yang bekerja pada benda bermassa m
T1 adalah tegangan tali yang bekerja pada benda bermassa m
a adalah percepatan yang bekerja pada benda bermassa m
Penyelesaian
ΣF = m*a
T1 - w = m*a
T1 – m*g = m*a
T1 = m*a+m*g
T1 = m*(a+g) ………………… (1)
7.1.2 Menentukan diagram gaya pada benda yang bermassa 4m
Keterangan
w adalah gaya berat yang bekerja pada benda bermassa 4m
T2 adalah tegangan tali yang bekerja pada benda bermassa 4m
a adalah percepatan yang bekerja pada benda bermassa 4m
Penyelesaian
ΣF = 4m*a
w -T2 = 4m*a
4m*g-T2 = 4m*a
T2 = 4m*g -4m*a
T2= 4m*(g-a) ………………… (2)
7.1.3 Substitusikan persamaan (1)kedalam persamaan (2)
w =4
m*g
4
T2a
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 25/28
m*(a+g) = 4m*(g-a)
a+g = 4g-4a
3g = 5a
a = ( )*g⅟
8.
Tentukan nilai F ketika benda yang bermassa m1 tepat akan terangkat dengan
mengasumsikan bahwa benda bermassa m1 lebih besar daripada m2 ?
Pembahasan
Asumsi : Gerak benda dalam kasus diatas dalam satu arah yaitu menuju ke benda
yang bermassa m1 sehingga a1 = a2 =a
Massa katrol diabaikan maka T1=T2
benda yang bermassa m1 tepat akan terangkat maka N = 0
8.1 Menentukan diagram gaya pada setiap benda yang mempengaruhi system diatas
8.1.1 Menentukan diagram gaya pada benda yang bermassa m1
Keterangan
m1
m
a
m1
T1
w1
=
m1*g
a
N
F
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 26/28
w1 adalah gaya berat yang bekerja pada benda bermassa m1
T 1 adalah tegangan tali yang bekerja pada benda bermassa m1
a adalah percepatan yang bekerja pada benda bermassa m
Penyelesaian
ΣF = m1*a
w- N -T1 = m1*a
m1*g-N -T1 = m1*a
T1 = m1*g-m1*a-N Karena N = 0
T1 = m1*g-m1*a ……………… (1)
8.1.2 Menentukan diagram gaya pada benda yang bermassa m2
Keterangan
w2 adalah gaya berat yang bekerja pada benda bermassa m2
T2 adalah tegangan tali yang bekerja pada benda bermassa m2
a adalah percepatan yang bekerja pada benda bermassa m2
Penyelesaian
ΣF = m2*a
T2 = m2*a
T2 – m2*g = 4m2*a
T2 = m2*a -m2*g
T2= m2*(a+g) ………………… (2)
8.1.3 Menentukan diagram gaya pada katrol
w
2=m
2*g
m2
T2a
F
a
5/17/2018 Mekanika Klasik 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/mekanika-klasik-2 27/28
Keterangan
F adalah gaya tarikyang bekerja pada katrol
T1 adalah tegangan tali yang bekerja pada katrol
T2 adalah tegangan tali yang bekerja pada katrol
a adalah percepatan yang bekerja pada katrol
Penyelesaian
ΣF = 0
F- T1 -T2 = 0
F = T1 +T2
F = 2T
T = ½ F ………………… (3)
8.2 Menentukan Percepatan benda
8.2.1 Substitusikan persamaan (3) kedalam persamaan (1) dan (2)
½ F = m1*g-m1*a ………………… (4)
½ F = m2*(a+g)
½ F = m2*a -m2*g ………………… (5)
8.2.1 Pengurangan persamaan (4) dan persamaan (5)
½ F = m1*g-m1*a
½ F = m2*a -m2*g -
0 = m1*g-m1*a - m2*a -m2*g
( m1 –m2)*g = (m1+m2)*a
a = ( m1 –m2)*g ………………… (6)
(m1+m2)
8.3 Menentukan nilai F
T1
T2