HUKUM-HUKUM NEWTON Pertemuan 6-7-8 Matakuliah : D0684 – FISIKA I Tahun : 2008 HUKUM-HUKUM NEWTON Pertemuan 6-7-8

Dinamika partikel adalah ilmu mempelajari hubungan gerak benda dengan penyebab gerak benda, dalam hal ini gaya yang bekerja pada benda. 1. Hukum Newton I Benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan , kecuali ada gangguan ( gaya ) luar pada benda tersebut . Kecendrungan sebuah untuk mempertahankan keadaan diam atau gerak tetapnya pada garis lurus disebut kelembaman ( inersia). Maka hukum Newton I disebut juga hukum kelembaman 3 Bina Nusantara

2. Hukum Newton II Percepatan suatu benda / partikel , sama dengan resultan gaya luar dibagi massa benda tersebut . Percepatan benda berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja padanya. Arah percepatan a adalah sejajar dengan resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut. 3. Hukum Newton III Gaya yang diadakan pada suatu benda ( gaya aksi ) akan menimbulkan gaya reaksi dari benda, yang sama besarnya tapi arahnya berlawanan . Bina Nusantara

4. Sistem Satuan dalam Mekanika 1 N = 105 dyne = 0,2248 lb Sistem satuan Gaya (F) Massa ( m ) Percepatan ( a ) SI CGs BE Newton ( N ) Dyne Pound ( lb ) Kilogram( kg ) Gram (gr) Slug m/s2 cm / s2 ft / s2 Bina Nusantara

5. Massa dan Gaya Berat Berat suatu benda adalah gaya gravitasional yang dilakukan oleh bumi pada benda tersebut. Karena berat merupakan suatu gaya, maka berat merupakan besaran vektor yang arahnya selalu menuju pusat bumi. Gaya berat sebuah benda yang bermassa m adalah : Berat dari benda bermassa m akan berbeda pada daerah yang berbeda percepatan gravitasinya ( g ) Bina Nusantara

 = 0 : benda diam atau bergerak lurus beraturan , 6. Kesetimbangan Gaya Sebuah benda mengalami sejumlah gaya, seperti diilustrasikan pada gambar berikut. Dalam hal :  = 0 : benda diam atau bergerak lurus beraturan , disebut benda dalam kesetimbangan gaya Maka : FX = 0 FY = 0 Bina Nusantara

 = m : benda bergerak dengan percepatan Maka : Bila :  = m : benda bergerak dengan percepatan Maka :  FX = m aX : benda bergerak dalam arah sumbu X  FY = m aY : benda bergerak dalam arah sumbu Y  FZ = m aZ : benda bergerak dalam arah sumbu Z Bina Nusantara

Langkah-langkah Dalam Penyelesaian Soal Dinamika Kenali benda yang geraknya harus ditinjau menurut soal Kenali gaya-gaya yang bekerja pada benda, beserta besar dan arahnya. Pilih sistem koordinat yang memudahkan perhitungan Buat diagram gaya yang bekerja pada benda Uraikan masing-masing gaya tersebut atas komponen-komponennya, dan jumlahkan untuk masing-masing komponen (komponen X dan komponen Y ) Terapkan Hk. Newton untuk masing-masing komponen Bina Nusantara

7. Benda Pada Bidang Miring Sebuah benda bermassa m terletak pada bidang miring, yang membentuk sudut θ terhadap horizontal. m mg Sinθ θ mg Cosθ mg * Gaya berat W= mg selalu berarah menuju pusat bumi ( tegak lurus terhadap horizontal ) Gaya berat tersebut diuraikan atas komponen X dan komponen Y. Pemilihan sumbu X dan sumbu pada prinsipnya adalah sebarang, yang penting sumbu X dan sumbu Y saling tegak lurus. Bina Nusantara

Maka gaya berat dapat diuraikan atas komponen-komponen : Untuk memudahkan penyelesaian lebih lanjut, umumnya sumbu X dipilih sejajar bidang miring, dan sumbu Y tegak lurus bidang miring. Maka gaya berat dapat diuraikan atas komponen-komponen : - tegak lurus bidang miring : mg Cosθ - sejajar bidang miring : mg Sinθ Bina Nusantara

S = koefisien gesekan statik 8. Gaya Gesekan Merupakan gaya perlawanan yang arahnya selalu berlawanan dengan arah gerak . Gaya gesekan muncul antara dua benda yang saling bersinggungan Gaya gesekan statik Merupakan gaya gesekan antara dua benda yang relatif diam satu terhadap yang lainnya fS  S N S = koefisien gesekan statik N = gaya normal , yang salu tegak lurus terhadap bidang gesek fS = S N : saat benda mulai akan bergerak satu terhadap lainnya Bina Nusantara

k = koefisien gesekan kinetik Gaya gesekan kinetik Merupakan gaya gesekan antara dua benda yang relatif bergerak yang satu terhadap yang lainnya fk = k N k = koefisien gesekan kinetik N = Gaya normal selalu tegak lurus pada bidang kontak kedua benda yang bersinggungan. Hubungan gaya gesekan fS dan fk dengan gaya normal di atas adalah menyatakan hubungan dalam besarnya. Sedangkan hubungan arahnya adalah : Bina Nusantara

9. Gaya Normal ( ) Gaya normal merupakan gaya reaksi dari suatu benda yang mengalami gaya oleh benda lain, arah gaya normal selalu tegak lurus bidang kontak kedua benda . Beberapa contoh gaya normal : (1). Benda berada pada bidang horizontal N m mg Lantai mengalami gaya mg, dan gaya reaksi dari lantai pada benda: N Dalam arah sumbu Y benda tidak bergerak, berarti :  FY = N – mg = 0 , maka : N = mg Bina Nusantara

(2). Benda berada pada bidang horizontal dan dikenai gaya T. m θ m Benda tidak bergerak dalam arah sumbu Y, maka FY = 0 , atau N + T Sin θ – mg = 0 atau : N = mg – T Sin θ Bina Nusantara

FY = 0 = N - TY – mg = 0 TY = T Sinθ Benda pada bidang datar dan didorong dengan gaya TY θ m m FY = 0 = N - TY – mg = 0 TY = T Sinθ maka : N = mg + T Sin θ Bina Nusantara

(4). Benda berada pada bidang miring. mg Cos θ θ FY = N – mg Cos θ = 0 Maka : N = mg Cos θ Bina Nusantara

10. Gaya Sentripetal Sebuah benda yang melakukan gerak melingkar beraturan akan mengalami percepatan sentripetal , yang besarnya : Sesuai dengan Hukum Newton II , maka setiap benda yang melakukan gerak melingkar beraturan, akan mengalami gaya (gaya sentripetal ) yang bearah ke pusat lintasan, dan besarnya : Bina Nusantara