BAB I VEKTOR GAYA DAN RESULTAN SISTEM GAYA

dokumen-dokumen yang mirip
BAB I GAYA PADA BIDANG DATAR

BAB II KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Mekanika Rekayasa/Teknik I

BAB III ANALISIS STRUKTUR

FAKULTAS DESAIN dan TEKNIK PERENCANAAN

Geometri pada Bidang, Vektor

14/12/2012. Metoda penyelesaian :

1.1. Mekanika benda tegar : Statika : mempelajari benda dalam keadaan diam. Dinamika : mempelajari benda dalam keadaan bergerak.

BAB 1 PENDAHULUAN. Diktat-elemen mesin-agustinus purna irawan-tm.ft.untar

Gambar solusi 28

B.1. Menjumlah Beberapa Gaya Sebidang Dengan Cara Grafis

Selain besaran pokok dan turunan, besaran fisika masih dapat dibagi atas dua kelompok lain yaitu besaran skalar dan besaran vektor

BAB 3 DINAMIKA. Tujuan Pembelajaran. Bab 3 Dinamika

Ilmu Gaya : 1.Kesimbangan gaya 2.Superposisi gaya / resultante gaya

Integrity, Professionalism, & Entrepreneurship. Mata Kuliah : Statika & Mekanika Bahan Kode : CIV 102. Sistem Gaya. Pertemuan - 1

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

KESEIMBANGAN BENDA TEGAR

2 Mekanika Rekayasa 1

Analisis Vektor. Ramadoni Syahputra Jurusan Teknik Elektro FT UMY

Mekanika : Gaya. Hukum Newton

a menunjukkan jumlah satuan skala relatif terhadap nol pada sumbu X Gambar 1

VEKTOR A. Vektor Vektor B. Penjumlahan Vektor R = A + B

Arahnya diwakili oleh sudut yang dibentuk oleh A dengan ketigas umbu koordinat,

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

LEMBAR KERJA MATA KULIAH STATIKA STRUKTUR SEMESTER GENAP 2013/2014 TUGAS/TAKE HOME TEST KE : BATAS AKHIR PENGUMPULAN TUGAS/TAKE HOME TEST

BAB V Hukum Newton. Artinya, jika resultan gaya yang bekerja pada benda nol maka benda dapat mempertahankan diri.

KODE SOAL B (NO ABSEN GENAP) SOAL ULANGAN FORMATIF II Nama : MATA PELAJARAN : FISIKA Kelas / No Absen :.../...

VEKTOR. Gambar 1.1 Gambar 1.2 Gambar 1.3. Liduina Asih Primandari, S.Si., M.Si.

Mekanika. Teknik (Statika Struktur)

FISIKA XI SMA 3

Mata Kuliah: Statika Struktur Satuan Acara Pengajaran:

KESEIMBANGAN BENDA TEGAR

FIsika KTSP & K-13 KESEIMBANGAN BENDA TEGAR. K e l a s. A. Syarat Keseimbangan Benda Tegar

Modul Sifat dan Operasi Gaya. Ir.Yoke Lestyowati, MT

Pertemuan I, II I. Gaya dan Konstruksi

BAB 3 DINAMIKA GERAK LURUS

BESARAN VEKTOR. Gb. 1.1 Vektor dan vektor

BESARAN VEKTOR B A B B A B

Jenis Gaya gaya gesek. Hukum I Newton. jenis gaya gesek. 1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik.

KODE SOAL A (NO ABSEN GANJIL) SOAL ULANGAN FORMATIF II Nama : MATA PELAJARAN : FISIKA Kelas / No Absen :.../...

A. Pengertian Gaya. B. Jenis-Jenis Gaya

BAB II - Keseimbangan di bawah Pengaruh Gaya-gaya yang Berpotongan

Fisika Dasar I (FI-321) Gaya dan Hukum Gaya Massa dan Inersia Hukum Gerak Dinamika Gerak Melingkar


VEKTOR. Makalah ini ditujukkan untuk Memenuhi Tugas. Disusun Oleh : PRODI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

MEKANIKA TEKNIK. Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Tugas Akhir. Disusun Oleh: Andri Firardi Utama L0G

BAB 1 BESARAN VEKTOR. A. Representasi Besaran Vektor

VEKTOR GAYA. Gambar 1. Perkalian dan pembagian vektor

DINAMIKA (HKM GRK NEWTON) Fisika Dasar / Fisika Terapan Program Studi Teknik Sipil Salmani, ST., MS., MT.

STATIKA. Dan lain-lain. Ilmu pengetahuan terapan yang berhubungan dengan GAYA dan GERAK

SAMBUNGAN LAS 6.1 PERHITUNGAN KEKUATAN SAMBUNGAN LAS Sambungan Tumpu ( Butt Joint ).

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Pengertian Momen Gaya (torsi)- momen gaya.

Soal Latihan 2. Vektor. 1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Rudi Susanto, M.Si VEKTOR

2.1 Zat Cair Dalam Kesetimbangan Relatif

Vektor. Vektor memiliki besaran dan arah. Beberapa besaran fisika yang dinyatakan dengan vektor seperti : perpindahan, kecepatan dan percepatan.

Hukum Newton dan Penerapannya 1

Session 1 Konsep Tegangan. Mekanika Teknik III

ILMU UKUR TANAH 2 PENENTUAN POSISI

2. Tentukan persamaan garis yang melalui titik P (x 1,y 1,z 1 ) dan R (x 2,y 2,z 2 ) seperti yang ditunjukkan pada gambar. Z P Q R

Pesawat Terbang. gaya angkat. gaya berat

1. a) Kesetimbangan silinder m: sejajar bidang miring. katrol licin. T f mg sin =0, (1) tegak lurus bidang miring. N mg cos =0, (13) lantai kasar

Pengantar Teknologi dan Aplikasi Elektromagnetik. Dr. Ramadoni Syahputra Jurusan Teknik Elektro FT UMY

B. Pengertian skalar dan vektor Dalam mempelajari dasar-dasar fisika, terdapat beberapa macam kuantitas kelompok besaran yaitu Vektor dan Skalar.

Pengantar KULIAH MEDAN ELEKTROMAGNETIK MATERI I ANALISIS VEKTOR DAN SISTEM KOORDINAT

BAB 5: DINAMIKA: HUKUM-HUKUM DASAR

Contoh Soal dan Pembahasan Kesetimbangan

BESARAN, SATUAN & DIMENSI

Matematika EBTANAS Tahun 1986

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

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.

Definisi Jumlah Vektor Jumlah dua buah vektor u dan v diperoleh dari aturan jajaran genjang atau aturan segitiga;

KINEMATIKA DAN DINAMIKA: PENGANTAR. Presented by Muchammad Chusnan Aprianto

MODUL ILMU STATIKA DAN TEGANGAN (MEKANIKA TEKNIK)

Jawaban Soal OSK FISIKA 2014

GAYA. Gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berpengaruh terhadap bentuk atau gerak atau keduanya pada benda yang terlibat.

APA ITU MEKANIKA? CABANG ILMU FISIKA YANG BERBICARA TENTANG KEADAAN DIAM ATAU GERAKNYA BENDA-BENDA YANG MENGALAMI KERJA ATAU AKSI GAYA,

DINAMIKA PARTIKEL KEGIATAN BELAJAR 1. Hukum I Newton. A. Gaya Mempengaruhi Gerak Benda

VEKTOR. Notasi Vektor. Panjang Vektor. Penjumlahan dan Pengurangan Vektor (,, ) (,, ) di atas dapat dinyatakan dengan: Matriks = Maka = =

BAB 2 GAYA 2.1 Sifat-sifat Gaya

MEiMD. Combined Stresses and Mohr's Circle MOTT

Bab 1 : Skalar dan Vektor

Tarikan/dorongan yang bekerja pada suatu benda akibat interaksi benda tersebut dengan benda lain. benda + gaya = gerak?????

KHAIRUL MUKMIN LUBIS IK 13

Evaluasi Belajar Tahap Akhir Nasional Tahun 1986 Matematika

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

II. KAJIAN PUSTAKA. gaya-gaya yang bekerja secara transversal terhadap sumbunya. Apabila

BAHAN AJAR 4. Medan Magnet MATERI FISIKA SMA KELAS XII

HUKUM NEWTON B A B B A B

Bab 6 Momentum Sudut dan Rotasi Benda Tegar

Matematika Teknik Dasar-2 4 Aljabar Vektor-1. Sebrian Mirdeklis Beselly Putra Teknik Pengairan Universitas Brawijaya

Gaya. Gaya adalah suatu sebab yang mengubah sesuatu benda dari keadaan diam menjadi bergerak atau dari keadaan bergerak menjadi diam.

Kinematika Gerak KINEMATIKA GERAK. Sumber:

BAB iv HUKUM NEWTON TENTANG GERAK & PENERAPANNYA

C. 9 orang B. 7 orang

DINAMIKA. Rudi Susanto, M.Si

PREDIKSI UAS 1 FISIKA KELAS X TAHUN 2013/ Besaran-besaran berikut yang merupakan besaran pokok adalah a. Panjang, lebar,luas,volume

Keep running VEKTOR. 3/8/2007 Fisika I 1

Transkripsi:

BAB I VEKTOR GAYA DAN RESULTAN SISTEM GAYA Pada bab ini, kita akan mempelajari pengaruh gaya-gaya yang bekerja pada suatu partikel. Pemakaian kata partikel tidak berarti bahwa kita membatasi pelajaran kita pada benda yang kecil. Yang dimaksud di sini adalah ukuran dan bentuk benda yang ditinjau tidak banyak mempengaruhi penyelesaian masalah. Gaya termasuk besaran vektor. Sehingga pada materi ini kita akan lebih sering menggunakan istilah vektor sebagai pengganti besaran gaya. Karena gaya merupakan besaran vektor, maka sebuah gaya akan ditentukan oleh besar dan arahnya. Besarnya suatu gaya ditentukan oleh suatu satuan. Dalam SI, gaya mempunyai satuan Newton(N), sedang sistem satuan Amerika menggunakan satuan pound(lb). Arah gaya ditentukan dengan suatu tanda panah. Perjanjian tanda yang lazim untuk menyatakan arah gaya dapat dilihat pada gambar 1.1. Y(+) X(-) X(+) Y(-) Gambar 1.1. Perjanjian tanda arah gaya A. GAYA PADA BIDANG DATAR Dua buah vektor, seperti tampak pada gambar 1.2(a) dan (b), yang mempunyai besar dan garis aksi yang sama tetapi arah berbeda, akan memberikan efek yang berlawanan bila bereaksi pada sebuah benda. 1

30 (a) 30 (b) Gambar 1.2. Vektor A dan bentuk negatifnya Dua buah vektor P dan Q yang bekerja pada sebuah benda A (gambar 1.3(a)) dapat digantikan dengan sebuah vektor tunggal R yang akan memberikan efek yang sama pada benda tersebut (gambar 1.3(c)). Vektor ini disebut vektor resultan dari vektor P dan Q. P P R R Q A A Q A (a) (b) (c) Gambar 1.3. Resultan vektor Dua buah vektor yang besar dan arahnya sama disebut kedua vektor itu sama, tidak tergantung apakah keduanya mempunyai titik aksi yang sama atau berbeda (gambar 1.4). Dua vektor yang besarnya sama, garis aksi sejajar tetapi berlawanan arah disebut kedua tersebut berbeda (gambar 1.5). 2

Gambar 1.4. Dua vektor yang sama Gambar 1.5. Dua vektor yang berbeda B. PENJUMLAHAN DAN PENGURANGAN GAYA Dua buah vektor gaya A dan B bekerja pada satu titik tangkap dan membentuk sudut apit. Resultan atau jumlah kedua vektor tersebut dicari menggunakan hukum jajaran genjang (gambar 1.6(a) dan (b)). B B R A A (a) (b) Gambar 1.6. Hukum Jajaran genjang Besarnya resultan dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut : R = = s (1) Dari hukum jajaran genjang, dapat diturunkan cara lain untuk menentukan jumlah dua buah vektor gaya. Metode ini dikenal dengan hukum segitiga (gambar 1.7(a), (b), dan (c), gambar 1.8, dan gambar 1.9) 3

B B A A+B ATAU A+B B A A (a) (b) (c) Gambar 1.7. Hukum Segitiga Gambar 1.8. Hukum Segitiga Gambar 1.9. Hukum Segitiga Pengurangan vektor gaya didefinisikan sebagai penjumlahan suatu vektor yang sama dengan arah berlawanan. Gambar 1.10 memperlihatkan pengurangan dua vektor A dan B. B A -B A-B Gambar 1.10. Pengurangan vektor 4

Besarnya A-B dihitung menggunakan persamaan berikut ini : A-B = s (2) Dimana = 180 - dan cos (180 - ) = - cos, sehingga persamaan 2 dapat diubah menjadi : A-B = s (3) Rumus hukum segitiga yang sering digunakan dalam perhitungan adalah sebagai berikut : c a sin b sin sin a b Contoh 1. Dua buah gaya P dan Q beraksi pada suatu paku A. Tentukan resultannya. 5

Penyelesaian : R Q = 60 N 25 20 P = 40 N R = P P s = s = 97.73 N Contoh 2. 30 Sebuah tiang pancang ditarik dari tanah dengan memakai dua tali seperti tampak pada gambar. a. tentukan besar gaya P sehingga gaya resultan yang timbul pada tiang mengarah vertikal. 6

Penyelesaian : Karena resultan kedua gaya pada tiang harus vertikal, maka gambar gaya di samping dapat diubah seperti tampak pada gambar berikut. a. Dengan menggunakan persamaan hukum segitiga diperoleh persamaan sebagai berikut. P sin 25 120 sin 30 sehingga : P = 120 x sin 25 sin 30 = 101,43 N Contoh 3. Tentukan dengan trigonometri besar dan arah resultan dua gaya seperti tampak pada gambar di samping. 7

Penyelesaian : 2 2 R = 200 300 2 200 300 cos 70 25 45 = 413,57 lb 300 lb 200 lb R a 45 300 lb Untuk menghitung arah resultan gaya digunakan hukum segitiga. R 110 25 200 413,57 sin a sin 110 200 lb diperoleh a = 27 sehingga arah resultan gaya = 45 + 27 = 72 8

Contoh 4. Penyelesaian : Sebuah mobil mogok ditarik dengan dua tali seperti tampak pada gambar. Tegangan di AB sebesar 400 lb dan sudut sebesar 20. Diketahui resultan dari dua gaya tersebut bekerja di A diarahkan sepanjang sumbu mobil. Tentukan dengan trigonometri (a) tegangan pada tali AC, (b) besar resultan kedua gaya yang beraksi di A. a. Gunakan hukum segitiga : AC sin 30 400 sin 20 AC = 584,76 lb b. Gunakan hukum segitiga : R sin 130 R = 895,9 lb 400 sin 20 C. KOMPONEN TEGAK LURUS SUATU GAYA Sebuah vektor gaya dapat diuraikan dalam sebuah bidang Cartesian dalam komponen F x sepanjang sumbu x dan F y sepanjang sumbu y seperti tampak pada gambar 1.11. 9

Dimana : F x = Fcos (4) F y = Fsin (5) Gambar 1.11. Uraian vektor Begitu juga sebaliknya, jika diketahui dua komponen gaya F x dan F y yang saling tegak lurus, maka dapat dihitung resultan kedua gaya dan arah resultan gaya tersebut menggunakan persamaan berikut : Fy tan (6) Fx F 2 2 Fx Fy (7) D. RESULTAN GAYA DENGAN MENAMBAH KOMPONEN X DAN Y Tiga buah gaya F 1, F 2, dan F 3 bekerja pada suatu bidang kartesian pada satu titik tangkap seperti ditunjukkan pada gambar 1.12. 10

Y F 2 F 2y F 1 F 1y F 2x 2 1 3 F 1x F 3x X F 3y F 3 Gambar 1.12. Resultan Beberapa Vektor Untuk mencari resultan ketiga gaya tersebut, maka harus diuraikan masingmasing gaya terhadap sumbu x dan y sehingga terdapat komponen gaya-gaya : F 1x = F 1 cos 1 F 1y = F 1 sin 1 F 2x = F 2 cos 2 F 2y = F 2 sin 2 F 3x = F 3 cos 3 F 3y = F 3 sin 3 Dari komponen-komponen gaya di atas, dapat dijumlahkan secara aljabar terhadap sumbu x dan y, yaitu : F x = F 1x - F 2x + F 3x (8) dan F y = F 1y + F 2y - F 3y (9) sehingga resultan ketiga gaya dicari menggunakan persamaan : 11

2 2 R Fx Fy (10) Contoh 5. Tentukan komponen x dan y setiap gaya pada gambar di samping. Penyelesaian : Y 45 lb 60 lb Besar(lb) Sumbu X(lb) Sumbu Y(lb) 60 60cos 35 = 49,15 60sin 35 = 34,41 45 45cos 55 = 25,81 45sin 55 = 36,86 X 75 75cos 50 = 48,21 75sin 50 = 57,45 75 lb 12

Contoh 6. Silinder hidrolik GE menimbulkan suatu gaya P diarahkan sepanjang garis GE pada bagian DF. Diketahui P harus mempunyai komponen tegak lurus DF sebesar 600 N. Tentukan : a. besar gaya P. Penyelesaian : b. komponennya yang sejajar terhadap DF. 600 N P F a. P y = Psin 30 D 30 E 600 = 0,5P P = 1200 N b. P x = Pcos 30 = 1200 cos 30 G 56 = 1039,23 N 13

Contoh 7. Tegangan pada kabel penguat tiang telepon sebesar 370 lb. Tentukan komponen horizontal dan vertikal gaya yang ditimbulkan pada penambat di C. Penyelesaian : R = 6 2 17,5 2 18,5 ft T x = - Tcos 6 = - 370 x 18,5 = - 120 lb = 120 lb (ke kiri) T y = Tsin 17,5 = 370 x = 350 lb 18,5 14

E. KESETIMBANGAN SUATU PARTIKEL Bila resultan semua gaya yang bekerja pada suatu partikel adalah nol, maka partikel tersebut dalam keadaan setimbang. Syarat untuk mencapai keadaan setimbang secara matematis dapat ditulis sebagai berikut ini : F x = 0 dan F y = 0 (11) contoh 8. Dua kabel diikatkan bersamasama di C dan diberi beban seperti terlihat pada gambar. Tentukan tegangan di AC dan BC. Penyelesaian : Y T AC T ACSIN 50 T BC T BCSIN 30 T ACCOS 50 50 30 T BCCOS 30 X 400 F x = 0 T BC Cos 30 T AC Cos 50 = 0 0,87 T BC = 0,64 T AC 15

T BC = 0,74 T AC (a) F y = 0 T AC Sin 50 + T BC Sin 30 400 = 0 0,77 T AC + 0,5 T BC = 400 (b) Substitusikan (a) ke dalam (b) : 0,77 T AC + 0,5 (0,74 T AC ) = 400 1,14 T AC = 400 T AC = 350,88 lb Masukkan T AC ke dalam (a) : T BC = 0,74 x 350,88 = 259,65 lb Contoh 9 : Hitung tegangan tali T 1, T 2, dan T 3 pada gambar berikut ini jika titik A setimbang. W adalah berat benda. 30 60 A Penyelesaian : Diagram gaya-gaya yang bekerja : W = 20 N 30 60 T 1 T 2 A T 3 W = 20 N 16

Tinjau benda W : Benda ini berada pada keadaan setimbang sehingga : T 3 = W = 20 N Tinjau titik A : Karena titik ini setimbang, maka berlaku syarat kesetimbangan. Y T 1 T 1 sin 30 T 2 sin 60 T2 T 1 cos 30 30 60 T 2 cos 60 X T 3 F X = 0 T 2 cos 60 - T 1 cos 30 = 0 1 1 T 2 = T1 3 2 2 T 2 = T 1 3 (1) F Y = 0 T 1 sin 60 + T 2 sin 30 - T 3 = 0 1 T 1 3 2 +T 2 2 1 = T3 (2) Substitusikan persamaan (1) ke persamaan (2), kita peroleh : 1 T 1 3 2 + (T 1 3 ) 2 1 = 20 17

T 1 3 = 20 T 1 = 20 N 3 Subtitusikan nilai T 1 ke persamaan (1) untuk mendapatkan nilai T 2 Contoh 10. T 1 = 20 N Suatu kotak yang dapat digerakkan berikut isinya mempunyai 960 lb. Tentukan panjang rantai terpendek ACB yang dapat digunakan untuk mengangkat beban kotak tersebut bila tegangan pada rantai tidak melebihi 730 lb. Penyelesaian : Karena berbentuk simetris, maka T AC = T BC = T. F y = 0 2T sin - 960 = 0 2 x 730 x sin = 960 sin = 0,658 = 41,1 sehingga R = 13,75 cos 41,1 = 18,33 in maka panjang rantai minimum =2 x 18,33 = 36,67 in 18

LATIHAN 1. Determine the magnitude of the resultant force F R = F 1 + F 3 and its direction, measured counterclockwise from the positive x-axis. 2. Determine the magnitude of the resultant force F R = F 1 + F 2 and its direction, measured counterclockwise from the positive x-axis 3. Resolve the force F 1 into components acting the u and v axes and determine the magnitudes of the components 19

4. The plate is subjected to the two forces at A and B as shown. If = 60, determine the magnitude of the resultant of these forces and its direction measured from the horizontal 5. Determine the magnitudes of F 1 and F 2 so that the particle P is in equilibrium 6. Determine the magnitude and direction of F so that the particle is in equilibrium 20

7. The device shown is used to straighten the frames of wrecked autos. Determine the tension of each segment of the chain, i.e., AB and BC if the force which hydraulic cylinder DB exerts on point B is 3,50 kn, as shown 8. Determine the force in cables AB and AC necessary to support the 12 kg traffic light 9. Coeds AB and AC can each sustain a maximum tension of 800 lb. If the drum has a weight of 900 lb, determine the smallest angle at which they can be attached to the drum 21

10. The 500 lb crate is hoisted using the ropes AB and AC. Each rope can withstand a maximum tension 2500 lb before it breaks. If AB always remains horizontal, determine the smallest angle to which the crate can be hoisted 22