MK Fisika Dasar 1_Bab4
-
Upload
silva-amanat-t -
Category
Documents
-
view
231 -
download
3
description
Transcript of MK Fisika Dasar 1_Bab4
MK FISIKA DASAR 1ENGE6000034 SKS
Rachmat Andika
Multiferroic Research Group
Departemen Fisika
FMIPA - UI
HUKUM GERAK NEWTON
MATERI
Gaya dan Interaksi Hukum Newton I Hukum Newton II Massa dan Berat Hukum Newton III Diagram Benda Bebas (Free-body diagram)
TUJUAN PEMBELAJARAN
Menjelaskan secara fisika konsep gaya dan gaya sebagai vektor
Menentukan pentingnya gaya total pada benda dan pengaruhnya jika gaya total nol
Menjelaskan hubungan antara gaya total, massa dan percepatan
Menganalisis gaya pada dua benda yang saling berhubungan
PENDAHULUAN
Persamaan gerak benda dipelajari dalam kinematika
Posisi, kecepatan, dan percepatan benda
Penyebab perubahan keadaan benda?
SESUATU - dinamika
PENDAHULUAN Pada proses pemindahan
lemari, “sesuatu” diberikan terhadap lemari sehingga lemari bergerak atau berpindah
Dalam terminologi fisika, “sesuatu” dikenal dengan
GAYA Gaya menyebabkan benda
Diam menjadi bergerak Bergerak menjadi diam
KONSEP GAYA
Gaya merupakan tarikan atau dorongan suatu benda yang menyebabkan perubahan keadaan benda tersebut
Gaya merupakan besaran vektor yang memiliki besar dan arah. Simbol gaya : F Satuan gaya (SI) : Newton Satuan gaya lain : Dyne (1 N = 105
dyne) Pound/lb ( 1 N ≈ ¼ lb)Gerak benda berhubungan dengan posisi
benda dimana perubahan dapat terjadi ketika ada gaya yang bekerja pada benda
KONSEP GAYA
Net force didefinisikan sebagai penjumlahan vektor seluruh gaya yang bekerja pada objek Disebut juga dengan gaya total, gaya resultan,
unbalance force Benda dikatakan setimbang (equilibrium)
ketika gaya resultan bernilai nol Kecepatan konstan Percepatan nol Benda diam
KONSEP GAYA
Pada umumnya, gaya dibedakan dalam dua jenis, antara lain: Contact force,
Melibatkan kontak fisik antara kedua benda
Field force, Tidak melibatkan kontak
antara kedua benda
MENGUKUR GAYA
Pengukuran dengan neraca pegas
KONSEP INERTIA
Kerangka acuan inersia (inertial frame of reference) Kerangka acuan dimana benda yang diamati
memiliki percepatan nol. Kerangka acuan non-inersia (noninertial frame of
reference) kerangka acuan dimana benda dapat diidentifikasi
terjadi percepatan atau perubahan kecepatan ketika bergerak
HUKUM I NEWTON
Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau
bergerak dengan kecepatan konstan
Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau
bergerak dengan kecepatan konstan
Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau bergerak dengan
kecepatan konstan
Hukum I Newton tidak mengungkapkan apa yang terjadi pada benda dengan gaya resultan NOL, tapi mengungkapkan pengaruh ketiadaan
gaya
Kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaan dinamakan
Inertia
HUKUM II NEWTON
Seorang anak menarik kereta dengan tali yang membentuk sudut θ. Anak tersebut menarik dengan gaya sebesar F. Kereta bergerak sesuai arah tarikan
HUKUM II NEWTON
Adalah konsep fundamental terkait gaya yang bekerja pada suatu benda dan fenomena gerak yang terjadi,
Hukum II Newton dapat dinyatakan sebagai berikut:
Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau
bergerak dengan kecepatan konstan
Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau
bergerak dengan kecepatan konstan
Percepatan benda akan berbanding lurus dengan gaya resultan yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik
dengan massa benda tersebut
HUKUM II NEWTON
Secara matematis, Hukum II Newton dapat dinyatakan dalam persamaan
= gaya resultan yang bekerja pada benda (N)
= massa benda (kg) = percepatan gerak benda (m/s2)
HUKUM II NEWTON
Gaya resultan menunjukkan penjumlahan vektor gaya yang bekerja pada benda
Pada sistem koordinat Cartesian, gaya dapat bekerja pada arah x,y, dan z.
HUKUM II NEWTON
Hukum II Newton dapat dgunakan untuk mengetahui bagaimana distribusi gaya dan percepatan yang dialami oleh kereta
Dan percepatan kereta adalah
θ
CONTOH SOAL
Bola puck hoki bermassa 0,30 kg meluncur pada bidang horizontal, tanpa gesekan pada es. Dua tongkat memukul puck bersamaan dengan F1 = 5,0 N dan F2 = 8,0 N. Tentukan besar dan arah percepatan puck tersebut !
PENYELESAIAN SOAL
Untuk menganalisa masalah, tentukan komponen vektor dari gaya yang bekerja.
MASSA DAN BERAT
Massa merupakan besaran intrinsik yang menyatakan tingkat resistansi terhadap percepatan
Berat merupakan besaran turunan dari massa yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi
Berdasarkan satuan massa : kilogram (kg) berat : Newton (N)
MassaBera
t
GAYA
MASSA DAN BERAT
Untuk mengetahui massa suatu benda maka digunakan alat ukur yang bekerja berdasarkan prinsip perbandingan dua massa yang berbeda dan dikenai oleh gaya dengan besar yang sama
Karena gaya yang bekerja sama, maka:
MASSA DAN BERAT
Alat ukur yang bekerja berdasarkan prinsip perbandingan dua massa
MASSA DAN BERAT
Berat menyatakan ukuran besar gaya gravitasi yang bekerja terhadap suatu benda bermassa.
Seorang astronaut dari Bumi bepergian ke Bulan Massa astronaut di Bumi atau Bulan adalah sama Berat astronaut akan berbeda di Bumi dan di Bulan Percepatan gravitasi Bulan adalah 1/6 dari percepatan
gravitasi Bumi
Arah percepatan gravitasi bumi selalu menuju pusat bumi. Berat benda dapat dituliskan sebagai berikut:
Massa menunjukkan kekuatan interaksi gravitasi
antara benda dan Bumi
HUKUM III NEWTON
“Setiap aksi akan menghasilkan reaksi”
F12 adalah gaya yang diberikan oleh benda 1 terhadap benda 2
F21 adalah gaya yang diberikan oleh benda 2 terhadap benda 1
Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau
bergerak dengan kecepatan konstan
Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau
bergerak dengan kecepatan konstan
Jika dua benda berinteraksi, gaya F12 bekerja pada benda 2 memiliki besar yang sama
dengan F21 pada benda 1 tetapi dengan arah yang berlawanan
HUKUM III NEWTON
n
Fg
True/ False?
HUKUM III NEWTONFREE-BODY DIAGRAM
HUKUM III NEWTON
Contoh lain dari Hukum III Newton adalah gerak roket pada saat meluncur Gaya aksi: semburan
gas menghasilkan gaya aksi ke bawah
Gaya reaksi: roket menghasilkan gaya reaksi yang menyebabkan dorongan roket ke atas
BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON
Menggunakan Hukum Newton pada suatu benda, hanya memperhatikan gaya luar
yang bekerja pada benda
BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON
Ketika percepatan benda yang dapat dimodelkan sebagai partikel adalah nol, benda dikatakan
berada dalam kesetimbangan
BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON
Seorang anak menarik kotak dengan massa 40 kg melintasi bidang datang tanpa gesekan. Anak tersebut menarik dengan tegang tali 20 N pada arah horizontal. Jika mula-mula kotak berada pada keadaan diam, Tentukan: kelajuan v setelah kotak menempuh 15 s? Posisi akhir benda setelah 10 s?
BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON
Kecepatan dan jarak posisi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan kinematika
Gaya yang hanya bekerja pada arah-x adalah T
BEBERAPA APLIKASI NEWTON
Sebuah mobil bermassa m berada pada jalur es licin dengan kemiringan sudut θ. Tentukan Percepatan mobil dengan mengasumsikan jalur
adalah tanpa gesekan? Jika mobil bergerak dari puncak
dengan keadaan diam, dan jarak puncak dan dasar kemiringan adalahs, berapa kecepatan mobil saat tibadi dasar dan waktu yang dibutuhkanhingga mobil sampai dasar?
BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON
Komponen percepatan independent dengan massa mobil. Tetapi bergantung pada sudut kemiringan dan percepatan gravitasi
BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON
Berdasarkan masalah mobil sebelumnya, tentukan besar kecepatan dan lama waktu, jika
1. Sudut kemiringan θ = 90o ?
2. Sudut kemiringan θ = 0o ?
Pembahasan
What if?
LATIHAN
1. Sebuah lampu lalu lintas memiliki massa 12,2 kg dan digantung pada dua utas kabel yang terkait sehingga tidak jatuh. Jika tegangan maksimal kabel adalah 100 N, akankah kabel akan putus dan lampu lalu lintas akan jatuh?
2. Sebuah gaya diberikan pada objek dengan massa m1 menghasilkan percepatan 3 m/s2. gaya yang sama juga diberikan pada objek kedua dengan massa m2. Berapa nilai perbandingan m1/m2? Jika m1 dan m2 digabung, cari percepatan benda
gabungan dengan gaya aksi F
3. Dua balok dengan massa m1 dan m2, dimana m1 > m2 diletakkan secara langsung pada permukaan horizontal tanpa gesekan seperti terlihat pada gambar. Tentukan:
a. Besar percepatan dari sistem
b. Tentukan besar gaya kontak antara kedua balok
Apakah yang salah dari pernyataan berikut”“Because the car is at rest, there are no forces
acting on it?”