Fisika Dasar Session 3: Dinamika (untuk Fakultas Pertanian) Dr. Eng. Elin Yusibani, Jurusan Fisika Universitas Syiah Kuala Last updated: Oktober 2015

Mekanika adalah cabang fisika yang memfokuskan pada gerak benda (Kinematika) dan penyebab gerak yaitu gaya (Dinamika) Kinematika berhubungan dengan konsep yang diperlukan untuk menjelaskan gerak tanpa menghiraukan penyebab geraknya. Dinamika Bahasan tentang kaitan antara keadaan gerak suatu benda dengan penyebabnya.

TUJUAN INSTRUKSIONAL Setelah mengikuti pertemuan ini mahasiswa dapat menentukan besaran-besaran dinamika (gaya, massa dan percepatan) untuk persoalan dinamika dengan gaya tetap

Konsep Gaya Sehari hari Contoh gaya tidak kontak adalah seorang penerjun payung yang tertarik ke arah bumi karena adanya gaya gravitasi. Gaya dorong dari seorang pemain basket untuk memasukkan bola Gaya tarik dari sebuah kapal boat untuk peselancar air

Mengapa mereka bisa melakukannya?

TELURPUN BISA BERDIRI

Massa Sistem SI CGS BE Massa Massa merupakan ukuran kuantitatif dari inersia (kelembamam) suatu benda. Beberapa benda besar sukar untuk dipindahkan atau cukup sulit untuk menghentikannya ketika benda tersebut sedang bergerak. Massa merupakan kuantitas skalar.   Sistem SI CGS BE Massa kg g slug

GAYA Gaya muncul sebagai interaksi dari dua buah benda/sistem Pada suatu benda bisa bekerja beberapa gaya sekaligus. Gaya-gaya ini muncul karena adanya interaksi benda tersebut dengan lingkungannya. Jika benda dalam keadaan setimbang, resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah nol

Massa Dan Gaya Pada abad ke tujuhbelas, Isaac Newton, mengembangkan pekerjaan yang ditinggalkan Galileo, merumuskan tiga hukum penting yang berkaitan dengan gaya dan massa. Kumpulan ketiganya dikenal dengan “Hukum-Hukum Newton tentang Gerak” dan memberikan dasar untuk mengetahui pengaruh gaya terhadap sebuah benda.

Ahli filsafat mengatakan (sebelum jaman Galileo): “…agar benda tetap bergerak perlu adanya pengaruh dari luar atau ‘Gaya’,..apabila pengaruh gaya luar ini tidak ada, maka benda akan berhenti dengan sendirinya karena secara alamiah benda selalu ada dalam keadaan diam…” Pengujian! Beri gaya dorong, F Pada waktu , t , akan berhenti Permukaan kasar

Permukaan kasar Beri gaya dorong, F 1 2 Pada waktu , t , akan berhenti Permukaan kasar Permukaan licin (gunakan pelumas) Balok bergerak tidak akan berhenti, kec. Ada gaya luar yang bekerja Permukaan licin, nyaris tanpa gesekan 1 2 3

HK Newton ke-1 “…setiap benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan kecuali jika ia dipaksa untuk mengubah keadaan itu oleh gaya-gaya yang berpengaruh padanya…” Sir Isaac Newton PRS MP was an English physicist and mathematician 

HK Newton ke-1 berbicara tentang kerangka acuan HK Newton ke-1 berbicara tentang kerangka acuan. Pada umumnya, percepatan suatu benda bergantung kepada kerangka acuan mana ia diukur. Jika tidak ada benda lain didekatnya (artinya tidak ada gaya yang bekerja) maka dapat dicari suatu kerangka acuan sehingga suatu partikel tidak mengalami percepatan Kenyataannya bahwa tanpa gaya luar suatu benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan sering kita sebut sebagai inersia (kelembaman)

Kerangka acuan: Pohon pohon yang bergerak mengejar kita, atau kita yang bergerak mengejar pohon?????

Kerangka acuan yang tepat/mudah untuk memetakan arah pergerakan kondektur bus adalah bis sebagai benda diam, padahal menurut orang diluar bis, bis sedang bergerak dengan kecepatan v

Bagaimana pengaruh gaya (F) terhadap massa benda (m) dihubungkan dengan percepatannya (a)???? Hasil eksperiment! Akan bergerak dengan percepatan a1 Beri gaya dorong, F m1 Akan bergerak dengan percepatan a2 (a2>a1) m2

HK Newton ke-2 “…jumlah vektor gaya (F) yang bekerja pada benda akan sebanding dengan massa (m) dan percepatannya (a)…” Sir Isaac Newton PRS MP was an English physicist and mathematician 

Gaya yang bekerja pada suatu benda berasal dari benda-benda lain yang membentuk lingkungannya Secara eksperimen: apabila sebuah benda melakukan gaya pada benda kedua maka benda kedua juga melakukan gaya yang sama pada benda pertama, kedua gaya ini sama besar hanya berlawanan arah

Gaya pertama bekerja pada balok, gaya kedua bekerja pada mahasiswa, tetapi gaya keduanya adalah sama besar Seorang mahasiswa mendorong balok sehingga balok bergeser dan mengalami percepatan, atau balok mendorong seorang mahasiswa sehingga kecepatan mahasiswa tersebut mengalami penurunan (perlambatan)

Semakin jauh pemanah menarik busurnya kebelakang maka semakin jauh anak panah melesat ke depan aksi reaksi Gaya pertama bekerja pada busur, gaya kedua bekerja pada anak panah, tetapi gaya yang dihasilkan adalah sama besar/sebanding

HK Newton ke-3 “…untuk setiap aksi selalu terdapat reaksi yang sama besar dan berlawanan arah…” Sir Isaac Newton PRS MP was an English physicist and mathematician 

Sistem Satuan Dalam Hukum Newton Gaya Massa Percepatan SI Newton (N) kilogram (kg) m/s2 cgs Dyne gram (g) Cm/s2 BE Pound (lb) slug Feet/s2 BE = British Empire 1 slug = 14.593903 kg  1 foot/feet= 12 inches=0.3048 m 1 N≡ 1 kg·m/s2= 105 dyne≈ 0.10197 kpound

Gaya Berat (W) Berat sebuah benda adalah gaya gravitasional yang dilakukan oleh bumi padanya, berat termasuk gaya dan besaran vektor (memiliki arah). Arah dari gaya ini adalah menuju pusat bumi satuannya adalah Newton Jika sebuah massa dibiarkan jatuh bebas dengan percepatan gravitasi g, maka gaya yang bekerja pada benda itu adalah gaya berat (W) dimana Dengan g=9,80 m/s2

Berat DEFINISI Berat sebuah benda di bumi disebabkan pengaruh gaya gravitasi bumi terhadap benda tersebut. Berat selalu mengarah ke bawah, menuju pusat dari bumi. SI Unit of Weight: newton (N)

Hubungan antara Massa dengan Berat Massa adalah ukuran kuantitatif dari inersia suatu benda. Massa merupakan sifat intrinsik dari bahan dan tidak berubah apabila benda tersebut dipindahkan dari satu lokasi le lokasi yang lain. Berat adalah pengaruh bekerjanya gaya gravitasi terhadap sebuah benda dan dapat berubah-ubah, tergantung kepada berapa jauh benda tersebut berada di atas permukaan bumi.

Hubungan antara Massa dengan Berat Hubungan antara berat W dan massa m dapat dituliskan sebagai berikut: Berat suatu benda yang bermassa m bergantung kepada nilai dari konstanta gravitasi universal G, massa bumi ME dan jarak benda r. Nilai spesifik dari g = 9.80 m/s2 dipakai apabila jika jarak r sama dengan jari-jari bumi RE.

Gaya Normal DEFINISI Gaya normal FN adalah sebuah komponen dari gaya yang bekerja pada suatu benda yang mengalami kontak dengan permukaan bidang, dinamakan seperti itu karena komponen ini tegak lurus pada permukaan.

Gaya Normal Hukum III Newton, memainkan peranan penting dalam hubungan dengan gaya normal. Seperti pada gambar di depan, untuk sesaat, balok memberikan suatu gaya di atas meja dengan menekan meja tersebut ke bawah. Konsisten dengan hukum III Newton, maka meja akan memberikan gaya dengan arah berlawananyang memiliki besar yang sama kepada balok tersebut. Reaksi meja ini yang disebut sebagai gaya normal. Besarnya gaya normal menyatakan seberapa kuat dua buah benda menekan satu dengan lainnya.

Gaya Normal Jika sebuah benda diam di atas permukaan horisontal dan tidak ada gaya vertikal yang bekerja, kecuali berat benda dan gaya normal, besarnya kedua gaya ini adalah sama, FN = W. Jika besarnya kedua gaya ini tidak sama, maka akan ada resultan gaya yang bekerja pada balok dan balok akan dipercepat ke atas maupun ke bawah, sesuai dengan hukum II Newton.

Gaya Gesek (fg) Bagaimana bisa berpijak apabila permukaan nya licin?? Bagaimana mobil bisa berkecepatan tinggi apabila permukaan nya kasar?? Bagaimana bisa meluncur apabila permukaan nya kasar?? Bagaimana bisa memegang pensil apabila permukaan nya licin??

Gaya gesek statik: gaya gesek dua permukaan yang saling diam Gaya gesek kinetik: gaya gesek yang bekerja antara dua permukaan yang saling bergerak m :koefisien gesek N :gaya normal

Gaya Gesek Statik Dan Kinetik Ketika suatu benda bersentuhan dengan suatu permukaan, maka ada sebuah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Jika gaya yang tegak lurus permukaan dikenal dengan gaya normal, ketika benda bergerak, maka ada gaya yang bekerja sejajar dengan permukaan, gaya ini dikenal sebagai gaya gesek atau gesekan.

Gaya Gesek Statik DEFINISI Besarnya fs gaya gesek statik dapat memiliki nilai antara nol sampai dengan nilai maksimum fsMAX, bergantung kepada besarnya gaya yang bekerja. Dengan kata lain fs  fsMAX. fsMAX = msFN dengan ms adalah koefisien gesekan statik dan FN adalah besarnya gaya normal.

Gaya Gesek Kinetik Besarnya fk yang merupakan gaya gesek kinetik diberikan oleh: fk = mkFN dengan mk adalah koefisien gesek kinetik dan FN adalah besarnya gaya normal.

Gaya melingkar beraturan Jika suatu benda melaju dengan kecepatan konstant, v, sepanjang lingkaran berjari-jari, R, maka benda mengalami percepatan sentripetal, a, yang besarnya sebanding dengan: Maka gaya yang bekerja adalah:

Gaya Tegangan Tali Gaya biasanya dikerjakan pada sebuah kabel atau tali untuk menarik suatu benda (seperti gambar). Biasanya massa tali diabaikan (m = 0)

Gaya-Gaya Fundamental Pada saat ini kita lebih memfokuskan kepada gaya ini! Gaya Gravitasi Gaya inti kuat Gaya inti lemah Gaya Elektromagnetik

Hukum Newton tentang Gravitasi Setiap partikel di alam semesta ini menimbulkan suatu gaya tarik terhadap partikel lainnya. Untuk dua partikel yang memiliki massa m1 dan m2 serta terpisah sejauh r, sehingga gaya yang dirasakan oleh partikel satu terhadap partikel lainnya diberikan oleh:

Hukum Newton tentang Gravitasi Simbol G menyatakan konstanta gravitasi universal, G = 6.672 59 × 10-11 N·m2/kg2 Nilai dari G pertama kali diukur dalam suatu eksperimen oleh ilmuwan Inggris Henry Cavendish (1731–1810), lebih dari seabad sesudah Newton menyatakan teorinya tentang gravitasi universal.