BAB IV DINAMIKA PARTIKEL. A. STANDAR KOMPETENSI : 3. Mendeskripsikan gejala alam dalam cakupan mekanika klasik sistem diskret (partikel).

Transkripsi

1 BAB IV DINAMIKA PARIKEL A. SANDAR KOMPEENSI : 3. Mendeskripsikan gejala alam dalam cakupan mekanika klasik sistem diskret (partikel). B. KOMPEENSI DASAR : 1. Menjelaskan Hukum Newton sebagai konsep dasar dinamika dan mengaplikasikannya dalam persoalan - persoalan dinamika sederhana. Indikator : a. Memberikan contoh penerapan hukum newton dengan menggunakan berbagai media b. Melakukan percobaan yang berhubungan dengan hukum-hukum Newton c. Melukiskan diagram gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda d. Menjelaskan pengertian gaya berat dan gaya gesekan, serta contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari e. Menjelaskan konsep gaya sentripetal pada Gerak Melingkar Beraturan (GMB) f. Melakukan analisa kualitatif untuk persoalan-persoalan dinamika sederhana pada bidang tanpa gesekan C. MAERI : 1. DINAMIKA PARIKEL a. Hukum-hukum Newton tentang gerak Hukum I Newton : Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol atau tidak ada gaya yang bekerja pada benda, maka setiap benda akan bergerak 35

2 dengan kelajuan tetap dan lintasannya lurus atau tetap tak bergerak. Σ F = 0 Hukum II Newton : Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda. Σ F = m.a Hukum III Newton : Jika benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua, maka benda kedua akan mengerjakan akan mengerjakan gaya pada benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. F aksi = - F reaksi Kegiatan siswa. Melukis gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda, pada : a. Bidang datar b. Bidang miring c. Lingkaran d. Katrol/lift 36

3 e. Analisa kuantitatif dengan hukum-hukum Newton, gaya gesekan diabaikan b. Gaya Berat Pengertian : Besarnya gaya gravitasi bumi yang dialami oleh suatu benda. = m.g Keterangan : = gaya berat (N), M = massa benda (kg), g = percepatan gravitasi (m/s²) Diskusikan persamaan dan perbedaan massa benda dengan berat benda, cari contohnya dalam kehidupan sehari-hari! c. Gaya Sentripetal (pada GMB) Pengertian : Jika suatu benda bergerak melingkar maka benda akan mengalami gaya yang arahnya menuju ke pusat lingkaran. Besarnya gaya tersebut sebanding dengan kuadrat kecepatannya dan berbanding terbalik dengan jari-jari lingkarannya. Σ Fs = m v²/ R Keterangan : Fs = gaya sentripetal (N) m = massa benda (kg) v = kecepatan linier (m/s) R = jari-jari (m) 37

4 Melukis gaya-gaya pada lingkaran vertikal dan horisontal Contoh soal : Benda dalam keadaan setimbang, maka berlaku Hk. I Newton : Σ F = 0 Pada benda : ΣF = 0 y 3 - = 0 3 = Dengan cara yang sama carilah nilai 1 dan dan tulislah juga pasangan gaya aksi dan gaya reaksi.. N Selesaikan dengan cara yang sama. (Keadaan benda setimbang atau diam) 3. m a Penyelesaian dengan Hk. II Newton : y θ θ θ Σ F = m.a = m.a a =.. 38

5 = m.g =.Sin θ =.Cos θ y 5. 1 Jika diketahui : m 1 = 30 kg, m = 0 kg X 3 X 1 a Hitunglah : a,,,! 3 Jawab : a = a = F m 1 m = karena ( > ) 100 = = 5 m/s 50 Mencari tegangan tali () dengan Hk. II Newton (Lihat benda 1 saja) Σ F 1 = m 1.a 1 - = m 1.a = 1 m 1.a = = 150 N Katrol dalam keadaan diam, maka berlaku : Σ F = = 0 3 = = 150 = 300 N 3 Dengan cara yang sama carilah,! 6. Sebuah benda diikat dengan tali kemudian diputar secara vertikal. Jika massa benda 5 kg dan benda bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan m/s. Hitunglah tegangan tali pada saat benda berada pada titik terendah. 39

6 Penyelesaian : Σ Fs = m.v²/ R - = m. v R v m. v = + R =.. w 40

7 Soal-soal latihan : 1. Sebuah benda 5 kg ditarik dengan gaya 100 N dari keadaan diam sehingga mempunyai percepatan a. Hitunglah percepatan benda.. Seseorang mempunyai massa 75 kg berada didalam lift yang sedang bergerak ke atas dengan percepatan tetap sebesar 4 m/s². Hitunglah berat orang itu dalam keadaan bergerak. 3. iga balok mempunyai massa berturut-turut 1kg, 3kg, dan 6kg berada pada bidang datar yang licin. Jika ketiga benda dihubungkan dengan tali dan ditarik dengan gaya mendatar sebesar 50 N, benda bergerak dengan percepatan tetap. Hitunglah percepatan dan tegangan tali masing-masing. 4. C m 1 m A m B Dari gambar di atas diketahui : Sudut ABC besarnya 53 derajat, sudut BAC besarnya 37 derajat, massa benda satu besarnya 4 kg, massa benda kedua 6 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s². Hitunglah percepatan benda dan tegangan tali 5. Sebuah benda kg diikat dengan tali yang panjangnya ½ meter kemudian benda diputar dengan laju linear tetap 10 m/s pada lintasan vertikal. Hitunglah percepatan benda dan tegangan tali pada saat kedudukan benda berada di puncak. 41