4. Dinamika Partikel 9/17/2012 5.1 Hukum Newton Hukum Newton I (Kelembaman/inersia) a = 0 v = konstan ΣF r = 0 ΣF x ΣF y = 0 = 0 Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol ΣF z = 0 1
Hukum Newton II 9/17/2012 r Σ F = r ma ΣF = x ma x ΣF y = ma y ΣF = z ma z Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya a = ΣF m Berat benda: w = mg 2
Hukum Newton III r r F F A R 9/17/2012 = Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama 3
CONTOH 1 Gaya untuk mempercepat sebuah mobil. Perkirakan gaya total yang dibutuhkan untuk mempercepat mobil dengan massa 1000 kg sebesar ½ g. 4
CONTOH 2 Gaya untuk menghentikan sebuah mobil. Berapa besar gaya total yang dibutuhkan untuk memberhentikan mobil dengan massa 1500 kg dari laju 100 km/jam dalam jarak 55 m? 5
CONTOH 3 Apa yang memberikan gaya pada mobil? Apa yang membuat mobil bergerak maju? 6
CONTOH 4. Berat, gaya normal, dan sebuah kotak. Seorang teman memberi Anda sebuah hadiah istimewa, sebuah kotak dengan massa 10 kg dengan suatu kejutan di dalamnya. Kotak ini merupakan hadiah atas prestasi Anda pada ujian akhir fisika. Kotak tersebut berada dalam keadaan diam pada permukaan meja yang licin (tidak ada gesekan). (a) Tentukan berat kotak dan gaya normal yang bekerja padanya. (b) Sekarang teman Anda menekan kotak itu ke bawah dengan gaya 40 N, seperti pada gambar. Tentukan kembali gaya normal yang bekerja pada kotak. (c) Jika teman Anda menarik kotak ke atas dengan gaya 40 N, berapa gaya normal pada kotak sekarang? 7
PR 9/17/2012 1. Seorang nelayan menarik seekor ikan dari air dengan percepatan 4 m/s 2 dengan menggunakan tali pancing yang sangat ringan yang mempunyai nilai batas putus sebesar 22 N. Sayangnya, si nelayan kehilangan ikan itu ketika tali putus. Apa yang bisa anda katakan tentang massa ikan? 2. Ember 10 kg diturunkan dengan sebuah tali yang memiliki tegangan 63 N. Berapa percepatan ember? Apakah bergerak naik atau turun? 3. Seorang pencuri (massa 75 kg) akan melarikan diri dari jendela penjara tingkat tiga. Sayangnya tali buatan sendiri dari seprai yang diikat hanya bisa menahan 58 kg. Bagaimana pencuri tersebut bisa menggunakan tali ini untuk melarikan diri? Berikan jawaban yang kuantitatif. 8
5.2 Gesekan 9/17/2012 f = µ s, maks s F n Benda masih diam f µ F k = Benda bergerak k n µ > µ s k 9
10
5.3 Gaya Hambat 9/17/2012 F = mg bv = neto n ma v t = mg b 1 n 11
CONTOH 5 Gesekan; statik dan kinetik. Kotak misteri 10 kg kita berada dalam keadaan diam di lantai horizontal. Koefisien gesek statik adalah µs = 0,40 dan koefisien gesek kinetik adalah µk = 0,40. Tentukan gaya gesekan, Ffr, yang bekerja pada kotak jika gaya eksternal horizontal FA diberikan dengan besar: (a) 0, (b) 10 N, (c) 20 N, (d) 38 N, dan (e) 40 N. 12
CONTOH 6 Dua kotak dan satu katrol. Pada gambar di bawah dua kotak dihubungkan dengan tali yang dihubungkan melalui sebuah katrol. Koefisien gesekan kinetik di antara kotak I dan meja adalah 0,20. Kita abaikan massa tali dan katrol dan gesekan pada katrol, yang berarti kita dapat menganggap gaya yang diberikan pada satu ujung tali akan memiliki besar yang sama dengan ujung yang lain. Kita ingin mencari percepatan, a, dari sistem, yang akan mempunyai besar yang sama untuk kedua kotak dengan menganggap tali tidak meregang. Sementara kotak II bergerak ke bawah, kotak I bergerak ke kanan. 13
CONTOH 7 Pemain ski. Pemain ski pada gambar di bawah baru mulai menuruni lereng dengan kemiringan 30 o. Dengan menganggap koefisien gesekan kinetik 0,10, (a) pertama gambar diagram bendabebas, kemudian hitung (b) percepatannya dan (c) laju yang ia capai setelah 4 sekon. 14
CONTOH 8 Mengukur µ k. Misalkan salju pada contoh 6 menjadi cair dan pemain ski meluncur pada kemiringan 30 o tersebut dengan laju konstan. Apa yang bisa Anda katakan mengenai koefisien gesek, µ k? 15
CONTOH 9 Sebuah lengkungan berjari-jari 30 m dimiringkan dengan sudut θ. Carilah θ agar mobil dapat mengelilingi lengkugan itu dengn kelajuan 40 km/jam walaupun jalan licin. 16
CONTOH 10 Seorang penerjun bebas dengan massa 64 kg mencapai kelajuan terminal 180 km/jam dengan lengan dan kakinya terbentang. (a) Berapakah besarnya gaya hambat ke atas pada penerjun bebas? (b) Jika gaya hambat sama denganbv2, berapakah nilai b? 17