Elastisitas, Gerak Harmonis, Usaha dan Energi, Momentum dan Impuls
1
Elastisitas: sifat sebuah benda yang dapat kembali ke bentuknya semula.
Benda elastik: benda yang memiliki elastisitas. (karet, baja, dan kayu)
Benda plastik: benda yang tidak memiliki sifat elastis. (plastisin, lumpur, dan tanah liat)
Grafik Gaya Versus Pertambahan Panjang Pegas:
O
B
AGaya
Pertambahan panjang
Batas elastisitas
Titik patah
Tegangan dan Regangan:
Berdasarkan arah gaya dan pertambahan panjangnya, tegangan dibagi menjadi 3 bagian: a. Tegangan Rentang b. Tegangan Mampat c. Tegangan Geser
Modulus Elastisitas (Modulus Young):
Hukum Hooke:
Penentuan Konstanta Pegas: 1. Pegas disusun seri
F
k1
k2
2. Pegas disusun paralel
F
k1 k2
F
A
L
L
= Tegangan (N/m2)
= Regangan
F = Gaya tegangan (N)
A = Luas permukaan (m2)
L = Pertambahan panjang (m)
L = Panjang (m)
= Modulus Young (N/m2)
F A F L
L L A L
F = k x k = Konstanta pegas (N/m) x = pertambahan panjang (m)
F = Gaya pegas (N)
1 2
1 1 1
k k k k = k1 + k2
Elastisitas, Gerak Harmonis, Usaha dan Energi, Momentum dan Impuls
2
Gaya Pemulih, Periode, dan Frekuensi: 1. Getaran Pegas
Gaya Pemulih: Fp = -k y
Periode Getaran: m
T 2k
2. Ayunan Sederhana
Gaya Pemulih: Fp = - mg sin
Periode Getaran: T 2g
Persamaan Getaran: 1. Simpangan: y = A sin t
2. Kecepatan: dy
v A cos tdt
vmax = A cos t = 1
3. Percepatan: 2 2dv
a A sin tdt
y amax = 2A
Energi Getaran: 1. Energi potensial: Ep = k y2 = k A2 sin2 t 2. Energi kinetik: Ek = m v2 = k A2 cos2 t
Hukum Kekekalan Energi Mekanik:
Bila diketahui grafik F-t F(t)
tt2t1 ? t
Impuls
k = m2
m = massa (kg)
F = Gaya pemulih (N)
T = periode (sekon)
y = simpangan (meter)
= panjang tali (meter)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
22 f
T
1f
T
Em = Ep + Ek = k y2 + m v
2 = k A
2 = m
2 A
2
A = amplitude (meter)
v (m/s)
a (m/s2)
f = frekuensi (Hz)
y (meter)
Ep = Ek = Em = Joule
Momentum dan Impuls
I = F t = P = P P = m(v v) P = m v
2 21 2 1 2P P P 2PP cos dengan arahnya terhadap
horizontal (P1) 2P sinsinP
PF
t
Hukum Kekekalan Momentum:
P = P mA vA + mB vB = mA vA + mB vB
P = momentum (kg m/s)
I = Impuls (kg m/s)
t = waktu (sekon)
Hukum Kekekalan Energi Kinetik:
EK = EK mA vA2 + mB vB
2 = mA (vA)
2 + mB (vB)
2
Bila diketahui grafik F-t:
Impuls = luas daerah di bawah grafik
Elastisitas, Gerak Harmonis, Usaha dan Energi, Momentum dan Impuls
3
Tumbukan
Pada tumbukan berlaku Hukum Kekekalan Momentum.
Ada 3 jenis tumbukan: 1. Lenting sempurna
Berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik. v = -v v2 v1 = - (v2 v1).
Koefisien restitusi: v '
e 1v
2. Lenting sebagian Tidak berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik.
Koefisien restitusi: 2
1
hv 'e 0 e 1
v h
3. Tidak lenting sama sekali Tidak berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik. v2 = v1 = v (benda menempel setelah tumbukan).
Koefisien restitusi: v '
e 0v
2
1
PEK
2m ,
2
1 2
PEK '
2 m m
,
1 2
1m
m m
EK '
EK
Untuk Ayunan Balistik: 1 2
11
m mv
m2gh
Usaha dan Energi
Usaha merupakan hasil kali gaya dengan perpindahan dan merupakan besaran skalar.
W = F s = F s cos (bila membentuk sudut terhadap perpindahan)
Bila diketahui grafik F-s, maka usaha = luas daerah dibawahnya.
Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha.
Macam-macam energi: 1. Energi Potensial (bergantung pada ketinggian benda)
Energi Potensial Gravitasi: EP = mgh Energi Potensial Elastik Pegas: EP = kx2
2. Energi Kinetik (bergantung pada kecepatan benda): EK = mv2 3. Energi Mekanik: EM = EK + EP
Hukum Kekekalan Energi Mekanik:
EM1 = EM2
(EK + EP)1 = (EK + EP)2
mv12 + mgh1 = mv2
2 + mgh2
Elastisitas, Gerak Harmonis, Usaha dan Energi, Momentum dan Impuls
4
Pemanfaatan Energi dalam Kehidupan Sehari-hari:
1. Sumber Energi yang paling utama Matahari. 2. Energi matahari: fotosintesis dan listrik. 3. Energi angin: menggerakkan pompa. 4. Energi air: pembangkit listrik. 5. Energi geothermal/panas bumi:
pembangkit listrik. 6. Energi pasang surut: pembangkit listrik. 7. Energi biogas: pupuk tanaman. 8. Energi nuklir: bom atom.
Daya: W F s
P F v F v cost t
Efisiensi Mesin: out out
in in
W P100%
E P100%
W = EK = EP = EM = Joule
F = Gaya (Newton)
s = Perpindahan (meter)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)
v = kecepatan (m/s)
P = daya (watt)
(1 hp = 746 watt)
t = waktu (sekon)
Top Related