Disamping gaya kontak ada juga gaya yang bekerja diantara 2 benda tetapi kedua benda tidak saling bersentuhan secara langsung. Gaya ini bekerja melewa

Transkripsi

1 Konsep Gaya Gaya Pada waktu kita menarik atau mendorong benda kita mengatakan bahwa kita mengerjakan suatu gaya pada benda tersebut. kita mengasosiasikan gaya dengan gerakan otot atau perubahan bentuk atau ukuran dan juga perubahan lokasi atau perpindahan. Bentuk gaya yang kita kenal sehari-hari adalah gaya kontak, artinya si pemberi gaya berhubungan langsung dengan obyeknya contohnya: kita mendorong meja, mengayun raket, memetik senar gitar, dll.

2 Disamping gaya kontak ada juga gaya yang bekerja diantara 2 benda tetapi kedua benda tidak saling bersentuhan secara langsung. Gaya ini bekerja melewati ruang hampa. contohnya : gaya gravitasi bumi, gaya listrik, gaya magnet, dll Satuan gaya adalah Newton (N). 1 newton = besarnya gaya yang diperlukan untuk menimbulkan percepatan 1 m/s 2 pada benda bermassa 1 kg. Gaya merupakan besaran Vektor

3 Hukum- hukum pokok tentang Gerak Hukum Newton I Jika resultante dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda dalam keadaan diam akan tetap diam atau benda dalam keadaan bergerak akan tetap bergerak lurus beraturan. ΣF F = 0

4 Hukum Newton II Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan sama dengan arah gaya. a = F/m dimana: a = percepatan benda (m/s 2 ) F = gaya yang bekerja pada benda (N) m = massa benda (kg)

5 Hukum Newton III Jika benda A melakukan gaya pada benda B, maka benda B juga akan melakukan gaya pada benda A, yang besarnya sama tetapi berlawanan arah. Benda A melakukan gaya pada benda B disebut gaya aksi, sedangkan benda B melakukan gaya pada benda A sebagai respon disebut gaya reaksi. Jadi pada setiap gaya aksi terdapat gaya reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. F aksi = - F reaksi

6 Bebrapa Contoh Penerapan Hukum Newton Gaya Gravitasi medan gravitasi atau gravitasi adalah gaya yang dimiliki oleh bumi untuk menarik semua benda. Gaya Pegas F = k X Dimana : F = gaya pegas (N) k = Konstanta Pegas X X = perubahan Jarak (m)

7 Gaya Normal N N W W cos α W α W sin α N = W N = W cos α Dimana : w = berat benda (Newton) = m.g N = gaya normal yang merupakan gaya reaksi dari bidang kepada benda.

8 fg Gaya Gesek F Arah gaya gesek sejajar dengan bidang sentuh dan berlawanan dengan arah gerak Gaya gesek dalam keadaan diam disebut gaya gesek statis Gaya gesek dalam keadaan bergerak disebut gaya gesek kinetis fg = µg g N dimana: fg = gaya gesek (N), µg g = koefisien gesekan, N = gaya Normal (N) Jika F < fs(max) gaya gesek yang bekerja sama dengan gaya penarik Jika F = fs(max) benda tepat saat akan bergerak Jika F > fs(max) benda mulai bergerak. Pada saat benda mulai bergerak yang berlaku adalah gaya gesekan kinetis (fk) Syarat benda berputar tanpa slip. Besarnya gaya gesekan : fg < µn

9 - Gaya Tegangan Tali T mg T a Benda diam ; berlaku HK. Newton I T = mg Berlaku HK. Newton II Benda bergerak ke atas dengan percepatan a T mg a Berlaku HK. Newton II Benda bergerak ke bawah dengan percepatan a ΣF F = ma mg - T = ma T = mg ma mg ΣF F = ma T mg = ma T = ma + mg

10 a T T m 1 g m 2 g a Massa tali, massa katrol dan gesekan dengan katrol diabaikan. Dari gambar dapat diambil pernyataan bahwa m1 > m2. T oleh m1 T = m1g m1a T oleh M2 T = m2g + m-2a Sehingga percepatan menjadi : a = m m m m 2 2 g

11 Momen Gaya Gaya yang menyebabkan benda bergerak rotasi Momen gaya didefinisikan sebagai hasil perkalian antara gaya (F) dengan jarak (d) kegaris kerja gaya. τ = F. d Momen Gaya Positif jika arah putaran gaya searah dengan putaran jarum jam Momen Gaya Negatif jika arah putaran gaya berlawanan dengan putaran jarum jam

12 τ = - F.d F d d τ = F.d F Jika bekerja bayak gaya τ = ΣF.d

13 Momen Koppel Jika gaya membentuk Kopple ( pasangan dua buah gaya yang sejajar, sama besar dan berlawanan arah, maka τ = F.d (d menyatakan jarak kedua gaya, yang disebut dengan lengan kopple) Momen Kopple didefinisikan sebagai Hasil perkalian gaya dan jarak M = F.d ; M = Momen kopple F F d d M = -F.d F M = F.d F

14 Kesetimbangan Benda Suatu benda dikatakan setimbang jika benda tersebut memiliki sesetimbangan translasi ( benda diam atau bergerak beraturan) dan kesetimbangan rotasi ( benda diam atau berputar dengan kecepatan sudut yang tetap) ΣF = 0 Στ = 0

15 Contoh momen gaya: A B C Panjang batang BC = 10 m, massa batang diabaikan A adalah titik Tumpuan Panjang BA = 4 m m C = 8 kg g = 10 m/s 2 Tentukanlah : a. F B agar benda setimbang! b. Gaya atekan pada bidang tumpuan A! c. momeen di C!

16 Jawab: FA A FB B C FC a. Besarnya F B agar Batang dalam keadaan setimbang Στ = 0 F B = 120 N F C.(AC) F B.(AB) = (6) F B.(4) = F B = = 4.F B F B = 480 / 4

17 NA A FB B C FC b. Besarnya F A agar Batang dalam keadaan setimbang ΣF F = 0 Komponen gaya yang bekerja adalah komponen gaya kearah sumbu y; sehingga : ΣF y = 0 FA FB - FC = 0 FA = 0 FA 200 = 0 FA = 200 N FB = 120 N

18 FA A FB B C FC c. Besarnya Momen Gaya di C Στ C = FA.(CA) FB.(CB) Στ C = 200.(6) 120.(10) Στ C = Στ C = 0

19 * MODULUS ELASTISITAS Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan (stress) dan regangan (strain). Tegangan (stress) σ = F A Dimana : F = gaya (N) A = luas penampang (m 2 )

20 REGANGAN (strain) e = L L Dimana : L =Perubahan panjang (m) L = luas penampang (m) Modulus Young (elastisitas ) σ F. L E = = e A. L

21 Sifat Elastis dari Material Biologis Sifat Elastis dari tulang dan komponennya Material Tarikan Tulang komponen mineral Komponen proten Tekanan Tulang komponen mineral Komponen proten Modulus young ( x ) 2,24 1,66 0,02 1,02 0,64 < 0,001 Kekuatan ( X 10 7 N/m 2 ) 9,8 0,5 0,7 14,7 4,4 0,01

22 Kekuatan tulang paha (fermur) berbagai spesies Tipe Fermur Manusia Kuda Sapi Babi hutan Babi Rusa Kutub Burung Unta Kekuatan tarik ( x 10 7 N/m 2 ) 12,4 12,1 11,3 10,0 8,8 10,3 7,1 Kekuatan tekan ( x 10 7 N/m 2 ) 17,0 14,5 14,7 11,8 10,0 13,3 12,0

23 Tulang manusia terdiri dari komponen mineral, protein, air, dan bahan lain. Kandungan mineral di dalam tulang adalah sekitar 70% dan kandungan protein sekitar 20 % dan 10 % lagi komponen lainnya. contoh

24 Contoh contoh Penggunaan Gaya terhadap Tubuh Manusia

25 Gaya gesek Dimana F H = gaya gesekan horisonta, N = Gaya Normal R = Resultan F H dengan N

26 Contoh Nilai Koefisien Gesekan Bahan µ s Baja Terhadap Baja 0,15 Ban Karet terdjalan beton kering Ban Karet terdjalan beton basah 1,00 0,7 Baja terhadap es 0,03 Anatara Tendon dan selubung 0,013 Sendi Tulang normal 0,003

27 Gaya Otot Gerak dan postur mahluk hidup dikendalikan oleh gaya-gaya yang dihasilkan otot-otot Sebuah otot terdiri dari sejumlah besar fiber (serat) yang sel- selnya mempunyai kemampuan kontraksi bila dirangsang oleh pulsa-pulsa yang datang padanya dari sarf-saraf. saraf. Sebuah otot-biasanya terikat pada kedua ujung pada dua tulang yang berbeda oleh tendon-tendon. tendon.

28 Kedua tulang digandengkan oleh sambungan lentur yang dinamakan sendi Kontraksi otot menghasilkan dua pasang gaya yang bertindak pada dua tulang dan otot-otot dititik tempat tendon-tendon terikat. Ini adalah gaya aksi dan reaksi antara masing-masing tulang dan otot. Gaya maksimum yang dapat dikenakan oleh otot bergantung pada luas tampang- lintangnya, dan pada manusia kira kira 50 lb/in 2 atau 35 N/cm 2 Biomekanika atau kinesiologi adalah penelahan tentang bagaimana gaya-gaya otot bertindak dan menghasilkan kesetimbangan dan gerak manusia.

29 Gaya Otot Yang melibatkan Tuas ( Momen Kopel ) Dimana : W = gaya berat F = gaya dititik tumpuan M = Gaya Otot

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39