GERAK BENDA TEGAR. Kinematika Rotasi

dokumen-dokumen yang mirip
Gerak rotasi: besaran-besaran sudut

DEPARTMEN IKA ITB Jurusan Fisika-Unej BENDA TEGAR. MS Bab 6-1

BAHAN AJAR FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER GENAP MATERI : DINAMIKA ROTASI

4 I :0 1 a :4 9 1 isik F I S A T O R A IK M A IN D

Gambar 7.1 Sebuah benda bergerak dalam lingkaran yang pusatnya terletak pada garis lurus

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

MATERI PELATIHAN GURU FISIKA SMA/MA

FISIKA XI SMA 3

momen inersia Energi kinetik dalam gerak rotasi momentum sudut (L)

FIsika DINAMIKA ROTASI

a. Hubungan Gerak Melingkar dan Gerak Lurus Kedudukan benda ditentukan berdasarkan sudut θ dan jari jari r lintasannya Gambar 1

Fisika Umum (MA101) Kinematika Rotasi. Dinamika Rotasi

Bab 6 Momentum Sudut dan Rotasi Benda Tegar

Dari gamabar diatas dapat dinyatakan hubungan sebagai berikut.

Contoh Soal dan Pembahasan Dinamika Rotasi, Materi Fisika kelas 2 SMA. Pembahasan. a) percepatan gerak turunnya benda m.

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

SOAL SOAL FISIKA DINAMIKA ROTASI

(translasi) (translasi) Karena katrol tidak slip, maka a = αr. Dari persamaan-persamaan di atas kita peroleh:

SP FISDAS I. acuan ) , skalar, arah ( ) searah dengan

BENDA TEGAR FISIKA DASAR (TEKNIK SISPIL) Mirza Satriawan. menu. Physics Dept. Gadjah Mada University Bulaksumur, Yogyakarta

Nama : Mohammad Syaiful Lutfi NIM : D Kelas : Elektro A

C. Momen Inersia dan Tenaga Kinetik Rotasi

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN

BAB IX MEKANIKA BENDA TEGAR

BAB IV HASIL PENELITIAN

Saat mempelajari gerak melingkar, kita telah membahas hubungan antara kecepatan sudut (ω) dan kecepatan linear (v) suatu benda

BAB 1 Keseimban gan dan Dinamika Rotasi

(Kegagalan adalah suatu pilihan. Jika hal-hal (yang anda lakukan) tidak mengalami kegagalan, artinya anda tidak cukup melakukan inovasi) Elon Musk

3.6.1 Menganalisis momentum sudut pada benda berotasi Merumuskan hukum kekekalan momentum sudut.

FISIKA UNTUK UNIVERSITAS JILID I ROSYID ADRIANTO

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 5 MOMEN INERSIA

SILABUS ROTASI BENDA TEGAR UNTUK SMU KELAS 2 SEMESTER 2. Disusun Oleh SAEFUL KARIM

A. Pendahuluan. Dalam cabang ilmu fisika kita mengenal MEKANIKA. Mekanika ini dibagi dalam 3 cabang ilmu yaitu :

Satuan dari momen gaya atau torsi ini adalah N.m yang setara dengan joule.

SOAL DAN PEMBAHASAN FINAL SESI II LIGA FISIKA PIF XIX TINGKAT SMA/MA SEDERAJAT

5. Tentukanlah besar dan arah momen gaya yang bekerja pada batang AC dan batang AB berikut ini, jika poros putar terletak di titik A, B, C dan O

SOAL DINAMIKA ROTASI

Jadi momentum anguler adalah jumlah momen dari momentum linear jika sumbu putar sistem berhimpit.

Momen inersia yaitu ukuran kelembapan suatu benda untuk berputar. Rumusannya yaitu sebagai berikut:

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

v adalah kecepatan bola A: v = ωr. Dengan menggunakan I = 2 5 mr2, dan menyelesaikan persamaanpersamaan di atas, kita akan peroleh: ω =

Jawaban Soal OSK FISIKA 2014

BAB. 6 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBAGAN BENDA TEGAR A. MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

dengan g adalah percepatan gravitasi bumi, yang nilainya pada permukaan bumi sekitar 9, 8 m/s².

Pembahasan UAS I = 2/3 m.r 2 + m.r 2 = 5/3 m.r 2 = 5/3 x 0,1 x (0,05) 2

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

Hak Cipta Dilindungi Undang-undang SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2016 TINGKAT KABUPATEN / KOTA FISIKA.

Bab VI Dinamika Rotasi

MEKANIKA TEKNIK. Sitti Nur Faridah

RENCANA PEMBELAJARAN GERAK ROTASI UNTUK SMU KELAS 2 SEMESTER 2. Disusun Oleh SAEFUL KARIM

MAKALAH MOMEN INERSIA

KHAIRUL MUKMIN LUBIS IK 13

Momen Inersia. distribusinya. momen inersia. (karena. pengaruh. pengaruh torsi)

KINEMATIKA. Fisika. Tim Dosen Fisika 1, ganjil 2016/2017 Program Studi S1 - Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro - Universitas Telkom

BAB 3 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Kumpulan soal-soal level Olimpiade Sains Nasional: solusi:

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 2 PESAWAT ATWOOD

MODUL. DINAS PENDIDIKAN PEMUDA DAN OLAHRAGA KOTA MATARAM SMA NEGERI 1 MATARAM JL. PENDIDIKAN NO. 21 TELP/Fax. (0370) MATARAM

SELEKSI OLIMPIADE NASIONAL MIPA PERGURUAN TINGGI (ONMIPA-PT) 2014 TINGKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA BIDANG FISIKA

Pembahasan UAS I = 2/3 m.r 2 + m.r 2 = 5/3 m.r 2 = 5/3 x 0,1 x (0,05) 2

GERAK LURUS Standar Kompetensi Menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik.

Gerak Melingkar Pendahuluan

bermassa M = 300 kg disisi kanan papan sejauh mungkin tanpa papan terguling.. Jarak beban di letakkan di kanan penumpu adalah a m c m e.

DINAMIKA. Massa adalah materi yang terkandung dalam suatu zat dan dapat dikatakan sebagai ukuran dari inersia(kelembaman).

MEKANIKA UNIT. Pengukuran, Besaran & Vektor. Kumpulan Soal Latihan UN

Mengukur Kebenaran Konsep Momen Inersia dengan Penggelindingan Silinder pada Bidang Miring

GERAK ROTASI. Hoga saragih. hogasaragih.wordpress.com

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

PENGARUH PERBEDAAN PANJANG POROS SUATU BENDA TERHADAP KECEPATAN SUDUT PUTAR

SILABUS MATA PELAJARAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN FISIKA

SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2015 TINGKAT PROVINSI

BAB 13 MOMEN INERSIA Pendahuluan

BAB 3 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Osilasi Harmonis Sederhana: Beban Massa pada Pegas

Jika sebuah sistem berosilasi dengan simpangan maksimum (amplitudo) A, memiliki total energi sistem yang tetap yaitu

Statika. Pusat Massa Dan Titik Berat

Treefy Education Pelatihan OSN Online Nasional Jl Mangga III, Sidoarjo, Jawa WhatsApp:

Matematika Teknik Dasar-2 11 Aplikasi Integral - 2. Sebrian Mirdeklis Beselly Putra Teknik Pengairan Universitas Brawijaya

SOAL SELEKSI OLIMPIADE SAINS TINGKAT KABUPATEN/KOTA 2015 CALON TIM OLIMPIADE FISIKA INDONESIA 2016

Statika dan Dinamika

KINEMATIKA GERAK 1 PERSAMAAN GERAK

menganalisis suatu gerak periodik tertentu

FISIKA DASAR MIRZA SATRIAWAN

Antiremed Kelas 11 FISIKA

SASARAN PEMBELAJARAN

SOAL TEST SELEKSI OSN 2006 TINGKAT KABUPATEN FISIKA SMA 120 MENIT

GURUMUDA.COM. KONSEP, RUMUS DAN KUNCI JAWABAN ---> ALEXANDER SAN LOHAT 1

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

JAWABAN Fisika OSK 2013

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN ( RPP )

A x pada sumbu x dan. Pembina Olimpiade Fisika davitsipayung.com. 2. Vektor. 2.1 Representasi grafis sebuah vektor

Antiremed Kelas 11 FISIKA

RENCANA PROGRAM KEGIATAN PERKULIAHAN SEMESTER (RPKPS)

PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap 1 Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA

SASARAN PEMBELAJARAN

BAB II DASAR TEORI 2.1 Konsep Perencanaan 2.2 Motor 2.3 Reducer

Kinematika Gerak KINEMATIKA GERAK. Sumber:

DEPARTMEN FISIKA ITB BENDA TEGAR. FI Dr. Linus Pasasa MS Bab 6-1

V. MOMENTUM DAN IMPULS

Transkripsi:

GERAK BENDA TEGAR Benda tegar adalah sistem benda yang terdiri atas sistem benda titik yang jumlahnya tak-hinggadan jika ada gaya yang bekerja, jarak antara titik-titik anggota sistem selalu tetap. Gerak benda tegar terdiri atas Gerak Translasi Gerak Rotasi Kombinasi gerak rotasi dan translasi Gbr. 1: Gerak rotasi dan translasi pada benda tegar Kinematika Rotasi Kinematika rotasi adalah mempelajari gerak rotasi benda tegar dengan mengabaikan gaya penyebab gerak rotasi(lihat kinematika translasi). Parameter fisika yang penting dalam kinematika rotasi adalah 1. Perpindahan rotasi(angular) θ(rad) 2. Kecepatan rotasi(angular) ω(rad/s) 3. Percepatan rotasi(angular) α(rad/s 2 ) Gerak rotasi dapat dibedakan yaitu -1-

1. Gerak rotasi beraturan ω = tetap atau α = 0 2. Gerak rotasi berubah beraturan α 0 α > 0 atau α < 0 dan ω > 0 artinya ada gerak rotasi dipercepat atau diperlambat. Hubungan Perpindahan, kecepatan dan percepatan angular adalah dengan ω = lim t 0 θ = θ o ± ω o t + 1 2 αt2 (1) ω = ω o + αt (2) θ t = dθ dan α = lim t 0 dω Kecepatan dan percepatan angular sebagai vektor ω ω t = v r v θ Gbr. 2: hubungan kecepatan dan percepatan angular sebagai vektor Hubungan antara kecepatan angular dan translasi adalah -2-

v = ω r dalam bentuk vektor v = ω r = ωr û θ (3) dimana û θ adalah vektor satuan tegak lurus jari-jari lingkaran. Percepatan a = lim t 0 v t mengarah ke pusat lingkaran sehingga disebut dengan percepatan sentripetal dan dinyatakan a cp = ω 2 r = v2 T r, v T = ω (ω r) (4) Untuk kecepatan yang tidak tetap, pada arah menyinggung lintasan akan timbul percepatan tangensial ataua T dan hubungannya a T = dv T = r dω Maka percepatan total adalah a = ω 2 r û r + αrû θ. Dinamika Rotasi = αr (5) a 2 T + a2 cp atau a = Dinamika gerak rotasi adalah mempelajari gerak rotasi dengan memperhitungkan pengaruh gaya yang menyebabkan benda bergerak. Karena ada pengaruh gaya maka dinamika rotasi meliputi 1. Hukum kekekalan momentum rotasi 2. Hukum kekekalan energi -3-

Hukum gerak yang mengatur gerak translasi dan rotasi adalah hukum Newton ke-2. yaitu Gerak translasi F = ma (6) Gerak rotasi τ = Iα (7) Gbr. 3: Gerak mobil ketika membelok -4-

Momen inersia dan Momen Gaya Momen inersia kecenderungan benda untuk melakukan gerak rotasi. Momen inersia tergantung pada bentuk benda, massa dan letak sumbu putar(r) dan dinotasikan dengan I, satuannya kg.m 2 Untuk benda-benda yang tidak beraturan jarak sumbu putarnya disebut dengan jari-jari girasi atau k Momen inersia dapat dibedakan yaitu : benda titik, kumpulan benda titik dan benda kontinyu I = mr 2 (benda titik) (8) I = m i r 2 i (kelompok benda titik) (9) I = M 0 r 2 dm (benda kontinyu) (10) O r (a) Satu benda titik O r1 r r2 pusat massa m r4 r3 (b) Kelompok benda titik (c) Benda tegar Gbr. 4: Momen inersia -5-

Menghitung Momen Inersia Menghitung momen inersia dari batang dengan massa M, kerapatan ρ Elemen massa dm berada pada jarak x dari sumbu putarnya. Karena ρ = M/L maka dm = ρ dx = M/L dx I y = L 0 = M L 1 x 2 dm = 3 x3 L 0 L 0 = 1 3 ML2 M L dx = M L L 0 x 2 dx Y L dx Z x x Gbr. 5: Menghitung momen inersia dari batang homogen Menghitung momen inersia dari cincin homogen dengan massa M dan jari-jari R I = r 2 dm = R 2 dm = MR 2-6-

Y X R Z Gbr. 6: Menghitung momen inersia dari cincin Teorema Sumbu Sejajar Teorema sumbu sejajar adalah metode untuk menentukan momen inersia dari benda dengan menghubungkan momen inersia terhadap pusat dan momen inersia pada sumbu yang lain tetapi sejajar I = Mh 2 + I pm (11) Y Sumbu putar X R Z Gbr. 7: momen inersia dari cincin dengan teorema sumbu sejajar -7-

Dari kasus diatas maka momen inersia dari cincin yang diputar sejauh h dari pusat massa adalah I = I pm + Mh 2 = MR 2 + MR 2 = 2MR 2 Y L/2 L dx Z x x Gbr. 8: Momen inersia dari batang dengan teorema sumbu sejajar I c m = I Mh 2 = 1 2 ML2 1 4 ML2 = 1 12 ML2 Bagaimana dengan batang yang diputar pada pusat massanya? -8-

Gbr. 9: Momen inersia benda-benda uniform dengan berbagai bentuk -9-

Momentum Gerak Rotasi Dalam hukum Newton, hubungan antara perubahan momentum linier dengan gaya luar adalah F = dp (12) dimana p adalah momentum linier Momentum angular sebuah partikel dinyatakan sebagai gerak partikel dalam lingkaran berjari-jari r dengan kecepatan angular ω dan dinotasikan dengan L L = mvr = mωr 2 = Iω (13) Untuk kelompok partikel maka momentum angular totalnya adalah jumlah dari masing-masing elemen benda yaitu L i = m i ri 2 ω i Gbr. 10: Prinsip momentum angular -10-

Sehingga perubahan momentum angular terhadap waktu dapat dinyatakan sebagai bentuk analog pada Pers(12) yaitu disebut dengan Torsi τ = dl = d(iω) = I dω = Iα (14) Jika torsi luar yang bekerja pada sistem adalah nol maka dapat dituliskan dari Pers(14) menjadi dl = 0 I 1ω 1 = I 2 ω 2 (15) Pers(15) dikenal dengan hukum kekekalan momentum Bukti L = r p dl Hukum Newton = r dp + dr p = r dp + v mv = r dp F = dp r F = r dp τ = r dp = dl -11-

Energi Kinetik Rotasi Energi kinetik gerak rotasi dinyatakan EK = 1 2 Iω2 (16) Daya P = τω dan Kerja rotasi W rotasi = τdθ. Hukum Kekekalan Energi Kinetik Rotasi EK = EK trans + EK rotasi (17) Kerja gerak translasi dan rotasi benda W T = Fd = m.a.d = m v t W R = τθ = Iαθ = I ω t v 2 t = 1 2 mv2 (18) ω 2 t = 1 2 Iω2 (19) Gbr. 11: Energi kinetik translasi dan rotasi -12-

Gerak rotasi dan gaya tegang tali Persamaan gerak rotasi τ = Iα FR = Iα Maka T 2 T 1 = Ia R Persamaan gerak translasi 2, T=gaya tegang tali T 1 m 1 g = m 1 a(beban 1); m 2 g T 2 = m 2 a(beban 2) Percepatan T 2 T 1 = (m 2 m 1 )a + (m 2 m 1 ) a = (m 2 m 1 )gr 2 I (m 2 m 2 )R 2 (20) Gbr. 12: Gerak rotasi dan gaya tegang tali -13-

Gerak Rotasi dan Gaya Gesek Pandang sebuah silinder(jari-jari R) yang diletakkan pada bidang horisontal B Vcm B Vrotasi B 00 11 00 11 00 11 0000 1111 Vcm 0000 1111 0000 1111 00000 11111 C 00000 11111 V=0 00000 11111 0000 1111 0000 1111 0000 1111 01 01 01 Vcm Vrotasi A A A (a) (b) (c) Vcm Gbr. 13: Silinder pada bidang horisontal(a)translasi (b) rotasi dan (c)rotasi dan translasi (a) Gerak translasi murni V A = V B = V C = V pm (b) Gerak rotasi murni terhadap sumbu pusat massav pm = 0, V A = ωr, V B = +ωr (c) Gerak translasi dan rotasi : Gerak dengan sumbu putar melalui pusat massa(v cm atau melalui titik A yang dinamakan sumbu sessaat. Gerak silinder pada bidang horisontal atau miring dapat berupa Jika bidang licin(tidak ada gesekan) maka silinder akan bergerak meluncur(sliding) Jika bidang tidak licin(ada gaya gesek) maka silinder akan berputar melalui pusat massa disebut mengglinding( rolling) yaitu kombinasi antara gerak rotasi dan translasi. Menggelinding dibedakan menjadi menggelinding dengan slip dan tanpa slip -14-

Gaya gesek N Gaya normal f k Silinder M g cosθ M g θ M g sinθ Gbr. 14: Silinder dalam bidang miring Gerak tanpa slip berlaku hubungan s = θr, V T = ωr, a T = αr dan disebabkan gaya gesek statik dan jika berputar satu kali, pusat massa berpindah sebesar 2πR Gerak dengan slip diakibatkan ada gaya gesek kinetik. Jika benda berputar tidak sama dengan 2πR, mungkin lebih besar atau lebih kecil dari 2πR. -15-