MEKANIKA, KINEMATIKA DAN DINAMIKA DALAM FISIKA Created by : Yulis Koes
Mekanika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gerak. Sedangkan kinematika dan dinamika adalah dua cabang ilmu fisika yang masuk dalam ruang lingkup mekanika. Kinematika adalah ilmu yang mempelajari bagaimana gerak suatu benda tanpa memperdulikan penyebab terjadinya gerakan benda tersebut. Sedangkan Dinamika adalah ilmu yang mempelajari bagaimana gerak suatu benda dengan memperhatikan penyebab terjadinya gerakan pada benda tersebut. MEKANIKA 1
2
KINEMATIKA GERAK LURUS Kinematika gerak dibagi menjadi dua jenis, yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak dengan kecepatan konstan. Grafik GLB 3
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak dengan kecepatan berubah atau dengan percepatan tetap. Grafik GLBB 4
Gerak Jatuh Bebas (GJB) Gerak Jatuh Bebas atau GJB adalah gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dalam arah vertikal dengan kecepatan awal nol serta mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi (a = g). Adapun persamaan-persamaan yang berlaku pada gerak jatuh bebas adalah sebagai berikut. 5
Gerak Vertikal ke Atas (GVA) Gerak Vertikal ke Atas atau GVA adalah gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal (bawah ke atas) dengan kecepatan awal tertentu serta mengalami perlambatan sebesar percepatan gravitasi bumi (a = -g). Adapun rumus-rumus pada GVA adalah sebagai berikut. 6
Gerak Vertikal ke Bawah (GVB) Gerak Vertikal ke Bawah atau GVB adalah gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal (atas ke bawah) dengan kecepatan awal tertentu serta mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi (a = g). Adapun persamaan-persamaan yang berlaku pada gerak vertikal ke bawah adalah sebagai berikut. 7
DINAMIKA GERAK LURUS HUKUM I NEWTON Persamaan Hukum I Newton ∑F = 0 Hukum Newton I atau disebut juga hukum inersia (kelembapan) menyatakan bahwa suatu benda tidak akan bergerak selama yang bekerja padanya adalah nol atau suatu benda yang bergerak lurus akan tetap bergerak jika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi. 8
HUKUM II NEWTON Hukum Newton II berbunyi "Sebuah benda dengan massa m mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan (a) yang arahnya sama dengan arah gaya dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap massa (m)." Persamaan Hukum Newton II 9
HUKUM III NEWTON “Tiap aksi akan menimbulkan reaksi, jadi apabila suatu benda memberikan gaya pada benda lain maka benda yang mendapat gaya akan memberikan gaya kembali yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, namun arahnya akan berlawanan “ Hukum Newton 3 ditulis dengan persamaan F aksi = F reaksi 10
UNSUR-UNSUR DALAM HUKUM NEWTON 1. Gaya Gaya adalah bentuk tarikan atau dorongan yang mengarahkan sebuah benda tertentu terhadap benda yang lainnya. Berikut ini jenis-jenis gaya yang perlu diketahui kaitannya dengan hukum Newton: a. Gaya Berat (w) b. Gaya Normal (N) c. Gaya Gesek (f) d. Gaya Tegangan tali(T) 3. Kelajuan Dan Kecepatan 2. Massa kelajuan adalah cepat lambatnya benda bergerak yang memiliki besaran skalar atau nilai pada jarak tertentu terhadap waktu tempuh. Sedangkan kecepatan adalah cepat lambatnya perubahan posisi atau perpindahan benda pada waktu tempuh tertentu dengan besaran vektor, yakni memiliki nilai dan arah. Massa adalah sifat dari benda itu sendiri, yaitu ukuran kelembaman sebuah benda atau “jumlah zat’-nya. 11
Gaya berat (w) adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda tertentu dengan rumus Keterangan m = massa benda, g = percepatan gravitasi bumi (g = 10 m/s2 ) w = m.g Gaya normal (N) adalah gaya kontak atau gaya sentuh yang bekerja dengan arah tegak lurus pada bidang sentuh tertentu jika dua benda tersebut saling bersentuhan Gaya gesek adalah bentuk gaya yang berlawanan arah dengan gerak benda tertentu. Ada dua jenis gaya gesekan, 1. Gaya gesekan kinetis (fk) adalah gaya gesekan yang timbul saat benda sedang bergerak, sedangkan 2. gaya gesekan statis (fs) adalah ketika benda sedang diam. a. Gaya Berat atau Berat Benda (w) b. Gaya Normal (N) c. Gaya Gesek (f) d. Tegangan Tali (T) Tegangan tali adalah bentuk gaya tegang yang bekerja pada ujung-ujung tali. 12
13
(gerak benda) 14
SOAL-SOAL Sebuah benda jatuh bebas dari posisi A seperti gambar. Tentukanlah kecepatan benda di posisi B! Pada musim dingin di negara Swedia diadakan perlombaan ski es di daerah pegunungan. Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti pada gambar. Jika kecepatan awal pemain ski = nol, dan percepatan gravitasi = 10 m.s– 2 , maka kecepatan pemain ski pada saat ketinggian B adalah.... 1 2 15
Bola A massanya 1 kg dilepaskan menempuh lintasan seperti pada gambar! (g = 10 m/s2 ). Jika lintasan AB adalah seperempat lingkaran licin jejari 150 cm maka perbandingan kecepatan dititik B dan C adalah …. 3 Sebuah perahu menyeberangi sungai yang lebarnya 180 m dan kecepatan arus airnya 4 m/s. Jika perahu diarahkan menyilang tegak lurus sungai dengan kecepatan 3 m/s, berapakah jarak yang ditempuh oleh perahu agar sampai di seberang? 4 Dua mobil A dan B bergerak searah dari tempat yang sama dengan kecepatan 10 m/s dan 20 m/s jika mobil B bergerak 5 detik setelah mobil A tentukan waktu dan tempat kedua mobil akan bertemu 5 16
Dua mobil A dan B bergerak saling mendekat pada jarak 1.200 km . Kedua mobil bergerak beraturan dengan kelajuan masing-masing pada mobil A 10 m/s dan mobil B 15 m/s . Jika mobil bergerak dalam waktu bersamaan, tentukanlah a. Jarak kedua mobil bertemu dari mobil A b. Waktu bertemu 6 Tentukan : a. Percepatan gerak benda pertama dan kedua b. Tegangan tali pertama c. Jarak yang ditempuh benda kedua dalam waktu 2 sekon d. Jarak benda pertama dan kedua setelah 2 sekon Sebuah katrol licin digantungi beban dengan kondisi mula-mula kedua benda diam dengan m1 = 4 kg dan m2 = 6 kg! 7 17
8 Perhatikan gambar berikut ini, benda bermassa 5 kg ditarik gaya F = 10 N dengan arah 60o terhadap arah horizontal! Tentukan : a. Penguraian gaya yang bekerja pada benda b. Percepatan gerak benda c. Besar gaya Normal Benda A 4 kg berada pada lantai licin mula-mula ditahan agar diam. Benda B bermassa 6 kg digantung pada sebuah tali dihubungkan dengan katrol licin pada benda A. 9 Tentukan : a. Percepatan gerak kedua benda b. Tegangan Tali penghubung kedua benda 18
10 Perhatikan sistem berikut, benda A bermassa 5 kg dan benda B bermassa 15 kg ! Jika lantai dan katrol licin tentukan percepatan turunnya benda B! Seorang anak bermassa 60 kg menaiki lift di sebuah gedung mall. 11 19
Tentukan gaya desak kaki anak pada lantai lift ketika: a. lift bergerak dengan percepatan 1,5 m/s2 ke atas b. lift bergerak dengan percepatan 1,5 m/s2 ke bawah c. lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke atas d. lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke bawah e. lift telah berhenti kembali Tiga buah benda dihubungkan dengan tali dan katrol - katrol licin seperti gambar berikut! m1 = 1 kg, m2 = 2 kg dan m3 = 3 kg, Tentukan percepatan benda pertama, kedua dan ketiga 12 20