FISIKA DASAR MUH SAINAL ABIDIN Mekanika Kinematika Mempelajari

FISIKA DASAR MUH. SAINAL ABIDIN

Mekanika Kinematika Mempelajari gerak materi tanpa melibatkan penyebab terjadinya gerak Materi bahasan: Pergeseran, Jarak, Kecepatan, Percepatan Dinamika Mempelajari gerak materi dan penyebab terjadinya gerak Materi bahasan: Gaya, Usaha, Momentum, dll…

KINEMATIKA Kinematika Partikel satu dimensi Benda titik atau partikel adalah benda yang ukurannya dapat diabaikan terhadap skala ukuran lain yang terlihat dalam pembahasan. Contoh: Dalam meninjau gerak benda langit, bumi dapat dianggap sebagai benda titik karena ukurannya jauh lebih kecil dari ukuran orbitnya

Gerak: suatu benda dikatakan bergerak ketika kedudukan benda itu berubah terhadap benda lain yang dijadikan sebagai titik acuan. Jarak adalah besaran Skalar, yaitu panjang sesungguhnya yang ditempuh sebuah benda. lintasan Perpindahan adalah besaran vektor, yaitu perubahan kedudukan suatu benda.

KELAJUAN DAN KECEPATAN RATA-RATA Kelajuan rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi antara jarak total yang ditempuh dengan selang waktu untuk menempuhnya. Skalar Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan benda dalam selang waktu tertentu. Vektor

KECEPATAN SESAAT Kita dapat menghitung kecepatan pada saat tertentu dari sebuah partikel yang sedang bergerak. Kecepatan semacam itu kita beri nama sebagai kecepatan sesaat. Kecepatan rata-rata dengan selang waktu mendekati nol, dimana kecepatan sesaat dalam bentuk limit. atau dalam bentuk diferensial

Contoh: 1. Tinjau sebuah partikel pada bidang yang bergerak dari titik A (25 m) ke titik B (68 m). Hitunglah perpindahan partikel tersebut!!! 2. Berapa jauhkah jarak yang ditempuh sebuah motor yang bergerak dengan laju rata-rata 80 km/jam selama 2 jam. 3. Jika seseorang berlari dari posisi x 1= 60 m menuju x 2= 30 m terhadap titk acuan dalam waktu 4 detik. Berapakah kecepatan rata-rata dari orng tersebut!!! 4. Sebuah benda bergerak dengan persamaan di bawah, tentukan posisi dan kecepatan pada saat t 0= 0; t 1= 1; t 2= 2 detik, dimana x dinyatakan dalam meter

PERCEPATAN Percepatan merupakan perubahan kecepatan tiap satuan waktu. Percepatan rata-rata didefinisikan sebagai perubahan kecepatan dibagi waktu, yang dapat dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai berikut: Percepatan sesaat didefinisikan sebagai percepatan rata-rata dalam interval waktu tertentu, yang dapat dituliskan dalam bentuk persamaan sabagai berikut:

Contoh: Sebuah benda bergerak dipercepat berubah beraturan mempunyai persamaan gerak seperti terlihat di bawah. Tentukan (a) persepatan rata-rata Antara selang waktu t 1=2 s dan t 2= 5 s. (b) percepataan sesaat benda pada t 1=2 s dan t 2= 5 s (v dalam m/s)

Percepatan konstan: suatu benda dikatakan bergerak dengan percepatan konstan apabila percepatannya setiap saat selalu tetap (konstan). Ini dapat diartikan bahwa percepatan rata-rata sama dengan percepatan sesaat, walaupun pada kenyataannya sulit atau bahkan tidak pernah ditemukan keadan seperti ini. (1) Jika percepatan konstan, maka kita juga dapat menyatakan bahwa kecepatan rata-ratanya adalah kecepatan awal (v 0) ditambah kecepatan pada selang waktu t (v) dibagi dua (2)

Dengan konsep yang sama pada kecepatan rata-rata, maka kita juga dapat menyatakan posisi dari patikel (3) Subtitusi persamaan (2) ke persamaan (3) (4)

Subtitusi persamaan (1) ke persamaan (4) (5) Dari persamaan (1) (6) Subtitusi persamaan (6) ke persamaan (4) (7)

Untuk sumbu x:

Contoh: Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 4 m/s dan percepatan 2 m/s 2. tentukanlah kecepatan benda tersebut setelah menempuh jarak 60 m. (x 0= 0 m)

Dua buah mobil bergerak saling mendekati pada sebuah jalan lurus masing dengan laju 60 km/jam dan 40 km/jam. Jika jarak Antara keduanya 5 km, berapa lamakah waktu yang dibutuhkan hingga kedua mobil tersebut berpapasan (jawab: 180 detik)

Benda jatuh bebas Untuk sumbu y

Gerak jatuh bebas adalah kondisi khusus dari gerak dalam arah sumbu y. Suatu partikel dikatakan mengalami Gerak Jatuh Bebas ketika partikel tersebut jatuh dari ketinggian tertentu (y 0) dengan kecepatan awal v = 0 dan dipercepat ke bawah oleh percepatan gravitasi bumi (g). Dengan kata lain, pada Gerak Jatuh Bebas diberlakukan vo = 0, yo= 0 dan ay = g.

Contoh: Sebuah benda dilepaskan dari keadaan diam dan jatuh secara bebas. Tentukan perpindahan dan kecepatan benda tersebut setelah bergerak 4 detik (g = 9, 8 m/s 2). Perpindahan Kecepatan atau

Kinematika Partikel dua dimensi Gerak dua dimensi adalah suatu gerak partikel yang lintasannya dapat diuraikan ke dalam komponen gerak pada arah sumbu x dan sumbu y.

Gerak Peluru

Besar kecepatan partikel pada saat t adalah : Arah kecepatan terhadap sumbu x diperoleh dengan mengukur kemiringan antara kedua vektor kecepatan. Secara matematis dirumuskan: Dengan mensubstitusikan t dari persamaan posisi x ke persamaan posisi y: Persamaan gerak parabola

Contoh: Seorang pemain bola menedang bola sehingga bola terpental dengan sudut 450 dari horizontal dengan kecepatan awal 30 m/s. dengan menganggap bola melabung dalam bidang vertical dan gesekan udara diabaikan, tentukan: a. Waktu untuk mecapai tinggi maksimum!!! b. Tinggi maksimum yang diacapai bola !!! c. Jarak terjauh yang dijangkau bola dalam arah horizontal dan lamanya bola di udara!!! d. Kecepatan bola ketika kembali ke tanah!!!

a. Saat bola mecapai ketinggian maksimum, berarti vy=0

b. Tinggi maksimum bola atau

c. Lamanya bola di udara dan jarak terjauh dari bola • Lamanya bola di udara merupakan dua kali dari waktu yang dibutuhkan untuk mecapai ketinggian maksimum • Jarak terjauh dari bola

c. Kecepatan bola saat kembali ke tanah

Gerak melingkar beraturan Kecepatan Sudut dan Kecepatan Linier Gerak melingkar adalah gerak suatu benda pada lintasan yang berbentuk lingkaran (melingkar). Suatu partikel pada saat t 1 berada di titik A telah menempuh sudut sebesar θ 1, pada t 2 telah berada di titik B dan menempuh sudut sebesar θ 2. Maka kecepatan sudut dinyatakan:

Selain kecepatan sudut, pada gerak melingkar juga bisa dianalisis kecepatan linier (kecepatan singgung).

Percepatan Sudut dan Percepatan Linier Jika selama gerak kecepatan sudut benda berubah sebesar ∆ω dalam selang waktu ∆t, dikatakan benda mempunyai percepatan sudut.

DINAMIKA GAYA Gaya merupakan tarikan atau dorongan pada sebuauh benda yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan posisi ataupun bentuka pada benda tersebut Hukum I Newton “Setiap benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika ia dipaksa untuk mengubah keadaan itu oleh gaya yang berpengaruh padanya”.

MASSA dan BERAT MASSA = ? BERAT Massa sebuah benda merupakan kuantitas yang terkandung oleh bedan itu, yang merupakan ukuran kelembaman benda Berat sebuah benda merupakan sebuah gaya, yakni gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut dan termasuk dalam vector.

Contoh: 1. Jika sebuah balok yang bermassa 60 kg digantungkan pada seutas tali, hitunglah gaya tegangan yang bekerja pada tali tersebut (9, 8 m/s 2) 2. Jika seorang atronot adalah 75 kg. tentukan berat astronot tersebut untuk masing-masing tempat berikut. a. bumi (g = 9, 8 m/s 2), b. bulan (g = 1, 7 m/s 2), venus (g = 8, 7 m/s 2)

Hukum II Newton “Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda”. Contoh Hitunglah besarnya percepatan yang ditimbulkan oleh resultan gaya sebesar 3, 6 N pada benda yang bermassa 500 mg !!!

Hukum III Newton “Jika sebuah benda memberikan gaya pada benda kedua, maka benda kedua akan memberikan gaya yang sama besarnya tetapi arahnya berlawanan pada benda pertama”. -F F Aksi = Reaksi

Berat, Gaya Gravitasi, dan Gaya Normal Berat sebuah benda merupakan sebuah gaya, yakni gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut dan termasuk dalam vector. N N θ mg sinθ mg mg cosθ

Contoh: 1. Sebuah benda dengan massa 30 kg diletakkan di atas bidang miring dengan sudut 450, tentukanlah gaya normal benda!!! (g = 9, 8 m/s 2). 2. Jika benda meluncur dengan gaya F = mg sinθ, tentukanlah percepatan benda tersebut N θ mg sinθ θ mg mg cosθ

Misalkan sebuan beban w digantung menggunakan tali. Pandanglah simpul tali sebagai sebuah “benda” yang tetap diam walaupun ada gaya yang bekerja padanya. Jika w = 100 N, tentukan besar dari gaya-gaya yang lain!!! y 300 450 FA FB 450 300 w = 100 N w FC x

Misalnya dua buah benda m 1 dan m 2 dihubungkan dengan seutas tali melalui sebuah katrol licin (tali dianggap tidak bermassa). Jika m 2 > m 1 maka m 2 akan bergerak ke bawah (positif) Jika m 2 = 8 kg dan m 1 = 4 kg tentukan arah gerak benda serta percepatannya (g = 9, 8 m/s 2)