Nama: Gilang Ramadhan NPM : Tugas: Fisika Dasar DINAMIKA

Transkripsi

1 Nama: Gilang Ramadhan NPM : Tugas: Fisika Dasar DINAMIKA Dinamika merupakan ilmu yang mempelajari gerak suatu benda dengan meninjau penyebabnya, bagian dari mekanika. Beda halnya dengan kinematika, walaupun sama-sama bagian dari mekanika, tapi kinematika tidak meninjau penyebab benda tersebut bergerak. Apa yang menyebabkan benda itu berubah keadaannya? dari diam menjadi bergerak, dari gerak pelan menjadi cepat, atau sebaliknya? Jawabannya adalah gaya. Gaya lah yang menyebabkan suatu benda berubah keadaannya, misalnya bola yang diam ketika diberi gaya berupa tendangan, maka bola tersebut berubah dari diam menjadi bergerak. begitu juga ketika bola tersebut bergerak menuju gawang, sang kiper memberikan gaya terhadap bola tersebut sehingga bola tersebut berubah arah/belok. Lalu ada gaya apa saja yang sering muncul pada pembahasan dinamika dan hukum newton ini? diantaranya adalah: 1. Gaya Berat Sehari-hari kita sering menyebut kata berat. misalnya, Tas kamu kok berat sekali, bawa batu ya! Bukan saya bawa buku fisika, buku fisika kan berat. atau seorang pedagang berkata: setelah ditimbang, beras ini beratnya 25 kg. Di dalam fisika, ada satu besaran yang tepat untuk mengganti istilah berat yang diucapkan oleh pedagang di atas. yaitu massa. Menurut ilmu fisika massa dan berat adalah dua besaran yang sangat berbeda dan mengandung makna yang berbeda pula. Massa menyatakan kandungan zat dari suatu benda, merupakan besaran skalar. Sedangkan, berat adalah gaya pada sebuah benda akibat adanya gaya gravitasi, merupakan besaran vektor. Massa sebuah apel di Bumi dan di Bulan adalah sama tidak berubah. sedangkan berat apel di Bumi dan di Bulan adalah beda tergantung dari percepatan gravitasinya. Karena Berat adalah besaran vektor maka selalu mempunyai nilai dan arah. Arah Berat adalah

2 menuju pusat gravitasi, yakni pusat bumi. atau saat ini arahnya ke bawah. sedangkan besarnya di rumuskan dengan persamaan: W = m.g; dengan W adalah Gaya Berat dari Weight, m adalah massa dari mass dan g adalah percepatan gravitasi. Berat memiliki satuan Newton atau kg.m/s^2. Gaya berat lambangnya w arahnya menuju ke bawah gravitasi bumi. Sedangkan gaya normal lambangnya N dan arahnya selalu tegak lurus dengan bidangnya. GERAK MELINGKAR Gerak melingkar (atau gerak sirkuler; bahasa Inggris: circular motion) adalah gerak suatu benda yang membentuk lintasan berupa lingkaran mengelilingi suatu titik tetap. Agar suatu benda dapat bergerak melingkar ia membutuhkan adanya gaya yang selalu membelokkan-nya menuju pusat lintasan lingkaran. Gaya ini dinamakan gaya sentripetal. Suatu gerak melingkar beraturan dapat dikatakan sebagai suatu gerak dipercepat beraturan, mengingat perlu adanya suatu percepatan yang besarnya tetap dengan arah yang berubah, yang selalu mengubah arah gerak benda agar menempuh lintasan berbentuk lingkaran. Ciri-ciri gerak melingkar beraturan: 1. Besar kelajuan linearnya tetap 2. Besar kecepatan sudutnya tetap 3. Besar percepatan sentripetalnya tetap 4. Lintasannya berupa lingkaran Besaran gerak melingkar Besaran-besaran yang mendeskripsikan suatu gerak melingkar adalah, dan atau bertururturut berarti sudut, kecepatan sudut dan percepatan sudut. Besaran-besaran ini bila dianalogikan dengan gerak linier setara dengan posisi, kecepatan dan percepatan atau dilambangkan berturutturut dengan, dan. Besaran gerak lurus dan melingkar Gerak lurus Gerak melingkar Besaran Satuan (SI) Satuan (SI)

3 posisi m rad kecepatan m/s rad/s percepatan m/s 2 rad/s s - - m Turunan dan integral Seperti halnya kembarannya dalam gerak linier, besaran-besaran gerak melingkar pun memiliki hubungan satu sama lain melalui proses integrasi dan diferensiasi. Hubungan antar besaran sudut dan tangensial Antara besaran gerak linier dan melingkar terdapat suatu hubungan melalui komponen tangensial, yaitu khusus untuk Perhatikan bahwa di sini digunakan yang didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh atau tali busur yang telah dilewati dalam suatu selang waktu dan bukan hanya posisi pada suatu saat, yaitu untuk suatu selang waktu kecil atau sudut yang sempit. Jenis gerak melingkar Gerak melingkar dapat dibedakan menjadi dua jenis, atas keseragaman kecepatan sudutnya, yaitu: gerak melingkar beraturan, dan gerak melingkar berubah beraturan. Gerak melingkar beraturan "Gerak Melingkar Beraturan" (GMB) adalah gerak melingkar dengan besar kecepatan sudut tetap. Besar Kecepatan sudut diperolah dengan membagi kecepatan tangensial dengan jarijari lintasan Arah kecepatan linier dalam GMB selalu menyinggung lintasan, yang berarti arahnya sama dengan arah kecepatan tangensial. Tetapnya nilai kecepatan akibat konsekuensi dar tetapnya nilai. Selain itu terdapat pula percepatan radial yang besarnya tetap dengan arah

4 yang berubah. Percepatan ini disebut sebagai percepatan sentripetal, di mana arahnya selalu menunjuk ke pusat lingkaran. Bila adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran penuh dalam lintasan lingkaran, maka dapat pula dituliskan Kinematika gerak melingkar beraturan adalah dengan adalah sudut yang dilalui pada suatu saat, adalah sudut mula-mula dan adalah kecepatan sudut (yang tetap nilainya). Gerak melingkar berubah beraturan "Gerak Melingkar Berubah Beraturan" (GMBB) adalah gerak melingkar dengan percepatan sudut tetap. Dalam gerak ini terdapat percepatan tangensial (yang dalam hal ini sama dengan percepatan linier) yang menyinggung lintasan lingkaran (berhimpit dengan arah kecepatan tangensial ). Kinematika GMBB adalah dengan adalah percepatan sudut yang bernilai tetap dan adalah kecepatan sudut mula-mula. Persamaan parametrik Gerak melingkar dapat pula dinyatakan dalam persamaan parametrik dengan terlebih dahulu mendefinisikan: titik awal gerakan dilakukan kecepatan sudut putaran (yang berarti suatu GMB) pusat lingkaran untuk kemudian dibuat persamaannya. Hal pertama yang harus dilakukan adalah menghitung jari-jari lintasan yang diperoleh melalui: Setelah diperoleh nilai jari-jari lintasan, persamaan dapat segera dituliskan, yaitu

5 dengan dua konstanta dan yang masih harus ditentukan nilainya. Dengan persyaratan sebelumnya, yaitu diketahuinya nilai, maka dapat ditentukan nilai dan : Perlu diketahui bahwa sebenarnya karena merupakan sudut awal gerak melingkar. Hubungan antar besaran linier dan angular Dengan menggunakan persamaan parametrik, telah dibatasi bahwa besaran linier yang digunakan hanyalah besaran tangensial atau hanya komponen vektor pada arah angular, yang berarti tidak ada komponen vektor dalam arah radial. Dengan batasan ini hubungan antara besaran linier (tangensial) dan angular dapat dengan mudah diturunkan. Kecepatan tangensial dan kecepatan sudut Kecepatan linier total dapat diperoleh melalui dan karena batasan implementasi persamaan parametrik pada gerak melingkar, maka dengan diperoleh sehingga Percepatan tangensial dan kecepatan sudut

6 Dengan cara yang sama dengan sebelumnya, percepatan linier total dapat diperoleh melalui dan karena batasan implementasi persamaan parametrik pada gerak melingkar, maka dengan diperoleh sehingga Kecepatan sudut tidak tetap Persamaan parametric dapat pula digunakan apabila gerak melingkar merupakan GMBB, atau bukan lagi GMB dengan terdapatnya kecepatan sudut yang berubah beraturan (atau adanya percepatan sudut). Langkah-langkah yang sama dapat dilakukan, akan tetapi perlu diingat bahwa dengan percepatan sudut dan kecepatan sudut mula-mula. Penurunan GMBB ini akan menjadi sedikit lebih rumit dibandingkan pada kasus GMB di atas. Persamaan parametrik di atas, dapat dituliskan dalam bentuk yang lebih umum, yaitu: di mana adalah sudut yang dilampaui dalam suatu kurun waktu. Seperti telah disebutkan di atas mengenai hubungan antara, dan melalui proses integrasi dan diferensiasi, maka dalam kasus GMBB hubungan-hubungan tersebut mutlak diperlukan. Kecepatan sudut Dengan menggunakan aturan rantai dalam melakukan diferensiasi posisi dari persamaan parametrik terhadap waktu diperoleh

7 dengan Dapat dibuktikan bahwa sama dengan kasus pada GMB. Gerak berubah beraturan Gerak melingkar dapat dipandang sebagai gerak berubah beraturan. Bedakan dengan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Konsep kecepatan yang berubah kadang hanya dipahami dalam perubahan besarnya, dalam gerak melingkar beraturan (GMB) besarnya kecepatan adalah tetap, akan tetapi arahnya yang berubah dengan beraturan, bandingkan dengan GLBB yang arahnya tetap akan tetapi besarnya kecepatan yang berubah beraturan. Gerak berubah beraturan Kecepatan GLBB GMB Besar berubah tetap Arah tetap berubah