BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Dinamika merupakan salah satu bagian dari cabang fisika.apakah yang terjadi jika benda dikenai gaya? Pertanyaan ini merupakan pertanyaan yang pernah kita dengar pada pembahasan fisika sejak kita kelas VII. Bila benda dikenai gaya maka benda akan berubah bentuk, benda akan bergerak hingga benda akan berubah arah geraknya. Jawaban ini selintas sangat mudah bagi kita yang sudah duduk di kelas XI. Dinamika partikel adalah cabang dari mekanika yang mempelajari penyebab dari gerak, yaitu gaya. Gaya adalah sebuah dorongan atau penahanan yang diberikan oleh seseorang pada sebuah benda, sehingga benda itu dapat bergerak, baik bergerak konstan maupun tidak konstan atau diam. 1
BAB II PEMBAHASAN 2.1. Dinamika Partikel Dinamika partikel merupakan cabang dari ilmu mekanika yang meninjau gerak partikel dengan meninjau penyebab geraknya dikenal sebagai dinamika. Dalam bagian ini kita akan membahas konsep-konsep yang menghubungkan kondisi gerak benda dengan keadaan-keadaan luar yang menyebabkan perubahan keadaan gerak benda. Hukum-Hukum Gerak. Aristotle (384-322 B.C) : gaya, tarik atau dorong, diperlukan untuk menjaga sesuatu bergerak. Galileo Galilei (awal 1600-an) : benda bergerak mempunyai kuantitas gerak secara intrinsik. Issac Newton (1665-1666) : Hukum Newton mengandung 3 konsep : massa, gaya, momentum 1. Massa : mengukur kuantitas bahan dari suatu benda. 2. Gaya : tarikan atau dorongan. 3. Momentum : kuantitas gerak Kuantitas gerak atau momentum diukur dari perkalian massa benda dengan kecepatannya : p = m v Hukum I : Benda yang bergerak cenderung untuk tetap bergerak, atau tetap diam jika diam. Hukum II : Laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. F = dp/dt bila massa m konstan, F = d(mv)/dt m dv/dt karena dv/dt = a (percepatan), maka F = ma Hukum III : Untuk setiap aksi selalu terdapat rekasi yang sama besar dan berlawanan. 2.1.1. Hukum pertama Newton dan Inersia. Hukum pertama Newton lebih presisi dibanding dengan apa yang diusulkan Galileo. Tanpa adanya gaya luar, sebuah benda yang bergerak akan tetap terjaga bergerak. Dengan kata 2
lain kecepatannya tidak akan berubah baik besar maupun arah. Ketahanan sebuah benda untuk merubah gerakan disebut inersia. Hukum pertama Newton ekivalen dengan mengatakan sebuah benda mempunyai inersia. 2.1.2. Hukum kedua Newton. Persamaan F = ma dapat diterjemahkan dalam 2 pernyataan. Bila sebuah benda dengan massa m mendapat percepatan a, maka gaya sebesar ma bekerja pada benda tersebut. Bila sebuah benda bermassa m mendapat gaya F, maka benda tersebut akan dipercepat sebesar F/m 2.1.3. Gaya gravitasi : massa dan berat. Dari hukum kedua Newton bahwa massa mengukur ketahanan benda untuk berubah gerakannya, yaitu inersianya. Massa adalah sifat intrinsik dari suatu benda, tidak tergantung ketinggian maupun keadaan yang lain. Berat merupakan gaya yang diperlukan benda untuk melakukan gerak jatuh bebas. Untuk gerak jatuh bebas a = g = percepatan gravitasi setempat. F = m a w = m g Berat tergantung pada lokasi terhadap bumi. 2.1.4. Hukum ketiga Newton. Hukum ketiga Newton menyatakan adanya pasangan gaya aksi-reaksi. Pasangan gaya aksi-reaksi : Terjadi serentak Bekerja pada benda yang berbeda Sama besar Berlawanan arah Fdt : gaya oleh dinding pada tali Ftd : gaya oleh tali pada dinding 3
wt : gaya tarik bumi pada tali Ftb : gaya oleh tali pada balok Fbt : gaya oleh balok pada tali w : gaya tarik bumi pada balok w : gaya tarik balok pada bumi w : gaya tarik tali pada bumi Merupakan pasangan gaya aksi - reaksi : w dan w, wt dan wt, Fbt dan Ftb, Fdt dan Ftd. 2.2. Pemakaian Hukum Newton Hukum kedua Newton, F = m a, merupakan bagian yang penting di dalam menyelesaikan masalah-masalah mekanika. Ada beberapa langkah yang berguna untuk membantu menyelesaikan masalah-masalah mekanika. a. Identifikasi obyek/benda yang menjadi pusat perhatian. m θ yang menjadi pusat perhatian : balok lantai licin b. Gambar gaya-gaya yang bekerja pada obyek/benda tersebut secara vektor. N F 4
w c. Pilih sistem koordinat pada obyek/benda tersebut dan proyeksikan gaya- gaya yang bekerja pada sumbu koordinat. y N F sin θ F θ F cos θ x w = mg d. Tulis hukum keduan Newton dalam F = ma, dan jumlahkan F total yang bekerja pada obyek/benda tersebut secara vektor. komponen x F x = m a x F cos θ = m a x Komponen y F y = m a y F sin θ + N - mg = m a y e. Selesaikan permasalahannya secara simbolik (dengan notasi simbol, misal m, a, F dsb). Dari dua persamaan dalam komponen x dan komponen y tersebut variabel yang ditanyakan dapat dicari. f. Masukkan nilai tiap-tiap variabel ke dalam persamaan yang sudah diperoleh. 2.3. GESEKAN berlawanan. Gaya gesek adalah gaya yang terjadi antara 2 permukaan yang bergerak relatif permukaan adhesi 5
Tinjau sebuah balok yang terletak pada bidang datar yang kasar. diam F = 0 F 1 diam F = 0 fs F 1 fs = F 1 F 2 diam F = 0 fs F 1 fs = F 2 F 3 diam F = 0 fs F 1 fs = F 3 Gaya gesek yang terjadi selama benda diam disebut gaya gesek statik. Gaya gesek statik maksimum adalah gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Gaya gesek statik maksimum : a. Tidak tergantung luas daerah kontak. b. sebanding dengan gaya normal. Gaya normal muncul akibat deformasi elastik bendabenda yang bersinggungan. f s µ s N µ s = koefisien gesek statis Bila F3 diperbesar sedikit saja, benda akan bergerak. mulai bergerak F = m a fk F 1 F 4 fk < F 4 6
Gaya gesek yang terjadi selama benda sedang bergerak disebut gaya gesek kinetik. f k = µ k N µ k = koefisien gesek kinetik 2.4. DINAMIKA GERAK MELINGKAR Suatu partikel yang bergerak melingkar dengan besar kecepatan konstan, partikel tersebut mengalami percepatan (centripetal) sebesar a = v 2 /r yang arahnya menuju ke pusat lingkaran (kelengkungan). Dari hukum ke-2 Newton, bahwa apabila sebuah benda bergerak dipercepat maka pada benda tersebut bekerja gaya. Maka pada kasus benda bergerak melingkar, pada benda tersebut bekerja gaya yang arahnya juga ke pusat. Gaya-gaya tersebut disebut gaya centripetal. Contoh : sebuah balok yang diputar vertikal dengan tali. Pada posisi di A gaya yang menuju ke pusat adalah tegangan tali T dan berat balok w, jadi Fc = T + w w T T w Pada posisi di bawah, gaya yang menuju ke pusat adalah tegangan tali T dan berat balok w (arah menjauhi pusat). Jadi Fc = T - w 7
BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Jadi dapat di simpulkan bahwa Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan apabila dua permukaan benda saling bersentuhan. Hal ini terjadi karena adanya kekasaran dari permukaan benda yang bersentuhan. Gaya gesekan ditentukan oleh dua faktor yaitu massa benda dan koefisien gesekan benda. Gaya gesekan dapat terjadi pada semua bidang permukaan yang meliputi bidang datar, bidang miring dan bidang tegak. Gaya gesekan mempunyai dua fungsi yang berbeda yaitu fungsi yang menguntungkan dan fungsi yang merugikan bagi manusia. 8
DAFTAR PUSTAKA http://science.howstuffworks.com/science-vs-myth/everyday-myths/newton-law-of-motion2.htm http://en.islamstory.com/contributions-of-muslim-scientists-to-physics.html http://id.wikipedia.org/wiki/hukum_gerak_newton http://www.alargam.com/general/arabsince/7.htm http://en.wikipedia.org/wiki/isaac_newton http://id.wikipedia.org/wiki/ren%c3%a9_descartes 9
KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala kebesaran dan limpahan nikmat yang diberikan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Makalah ini. Dalam penulisan Makalah ini, berbagai hambatan telah penulis alami. Oleh karena itu terselesaikannya Makalah ini tentu saja bukan karena kemampuan penulis sematamata. Namun karena adanya dukungan dan bantuan dari pihak-pihak terikat. Penulis juga berterimakasih kepada Guru Pembimbing dan kepada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan Makalah ini. Dalam penyusunan Makalah ini, penulis menyadari bahwa pengetahuan dan pengalaman penulis masih sangat terbatas. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak agar Makalah ini lebih baik dan bermanfaat. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih atas semua kritik dan saran, semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu membalas budi baik anda semua. 10 i
Daftar Isi Kata Pengantar Daftar isi i ii BAB I PENDAHULUAN 1 1.2. Latar Belakang Masalah 1 BAB II PEMBAHASAN 2 2.5. Dinamika Partikel 2 2.5.1. Hukum pertama Newton dan Inersia 2 2.5.2. Hukum kedua Newton 3 2.5.3. Gaya gravitasi : massa dan berat 3 2.5.4. Hukum ketiga Newton 3 2.6. Pemakaian Hukum Newton 4 2.7. GESEKAN 5 2.8. DINAMIKA GERAK MELINGKAR 7 BAB III PENUTUP 8 3.2. Kesimpulan 8 DAFTAR PUSTAKA 9 11 ii