M E K A N I K A

MEKANIKA Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang berhubungan dengan perilaku benda yang menjadi subyek gaya atau perpindahan, dan efek selanjutnya pada benda tersebut dalam lingkungan mereka.

Apa yang menyebabkan benda tetap diam atau benda lain bergerak dengan akselerasi tertentu? Dua hal yang perlu diperhatikan adalah gaya yang bekerja pada benda tersebut dan massa benda itu. Tiga hukum dasar dari pergerakan, yang berhubungan dengan gaya dan massa, yang telah diformulasikan oleh Isaac Newton.

The body which will not deform or the body in which deformation can be neglected in the analysis, are called as Rigid bodies. The mechanics of the rigid bodies dealing with the bodies at rest is termed as Statics and that dealing with bodies in motion is called Dynamics. The dynamics dealing with the problems without referring to the forces causing the motion of the body is termed as Kinematics and if it deals with the forces causing motion also, is called Kinetics. If the internal stresses developed in a body are to be studied, the deformation of the body should be considered. This field of mechanics is called Mechanics of Deformable Bodies/Strength of Materials/Solid Mechanics. This field may be further divided into Theory of Elasticity and Theory of Plasticity.

HUKUM NEWTON

HUKUM NEWTON I Hukum Pertama: Sebuah benda yang diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau tetap bergerak pada kecepatan konstan jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut Inersia: sifat suatu benda untuk mempertahankan keadaannya ketika dalam posisi bergerak atau ketika tidak bergerak.

Apa yang terjadi pada pengemudi jika mobil bergerak dari keadaan diam atau ketika tiba-tiba mengerem? Pengemudi terdorong ke belakang. Benda yang diam cenderung tetap diam Pengemudi bergerak ke depan ketika terjadi pengereman. Benda yang bergerak cenderung untuk terus bergerak.

Jika benda bergerak cenderung tetap bergerak, kenapa benda tidak bergerak terus selamanya? Benda tidak terus bergerak selamanya karena hampir selalu ada gaya lain yang bekerja Ada gaya gesekan

Di luar angkasa, jauh dari gravitasi dan setiap sumber gesekan, sebuah roket diluncurkan dengan kecepatan dan arah tertentu akan terus dalam arah yang sama dan pada kecepatan yang sama selamanya.

Hukum Newton II Hukum Kedua: Ketika suatu resultan gaya bekerja pada suatu benda maka benda akan bergerak dengan percepatan tertentu. Besarnya percepatan proporsional terhadap gaya dan berbanding terbalik terhadap massanya.

Percepatan proporsional terhadap gaya Percepatan: 2 m/s2 Percepatan: 4 m/s2

Percepatan berbanding terbalik terhadap massa F a a/2

Apa kata F = m a ? Sesuatu yang sangat besar (massa yang tinggi) yang mengubah kecepatan sangat lambat (akselerasi rendah), seperti gletser, masih bisa memiliki kekuatan besar. Sesuatu yang sangat kecil (massa rendah) yang mengubah kecepatan sangat cepat (akselerasi tinggi), seperti peluru, masih bisa memiliki kekuatan besar.

Untuk mendapatkan F pada 78-kg pilot, asumsi percepatan sama Contoh 1. Sebuah gaya 4.2 x 104 N bekerja pada sebuah pesawat yang memiliki masa 3.2 x 104 kg selama takeoff. Berapa gaya pada pilot pesawat dengan BB 75-kg? Pertama kita mencari percepatan a pesawat F = 4.2 x 104 N m = 3.2 x 104 kg + F = ma a = 1.31 m/s2 Untuk mendapatkan F pada 78-kg pilot, asumsi percepatan sama F = 98.4 N F = ma = (75 kg)(1.31 m/s2);

Gaya Gravitasi dan Berat Berat didefinisikan sebagai besar dari gaya gravitasi. Karena bergantung terhadap g (percepatan gravitasi), maka berat tergantung dari lokasi geografis. Percepatan gravitasi (g) akan semakin kecil jika jarak dengan pusat bumi semakin jauh. Misal: siswa massanya 70 kg, di pantai, dimana g = 9,80 m/ s2 maka beratnya 686 N di gunung, dimana g = 9,77 m/ s2 maka beratnya 684 N F = m.g

F = m a so that: W = mg and m = Berat dan Masa Berat adalah gaya yang disebabkan oleh gravitasi. Arah ke bawah dan bervariasi pada lokasi yang berbeda.. Masa adalah konstanta universal yang merupakan ukuran inersia tubuh F = m a so that: W = mg and m = W g

Contoh Masa dan Berat Berapa berat dari 10 kg balok ? W = mg = (10 kg)(9.8 m/s2) 9.8 m/s2 W m 10 kg W = 98 N Berapa masa dari 64 lb bloks? 64 lb 32 ft/s2 W = mg

Masa konstan, Berat bervariasi. 28 N 2.8 m/s2 24 lb 8 ft/s2 98 N 9.8 m/s2 96 lb 32 ft/s2 Masa = 10 kg Masa = 3 slugs

Ketidakkonsistenan Penggunaan Sering satuan metrik dipakai secara tidak konsisten. Masa dalam kg sering dipergunakan sebagai berat (N). Kadang-kadang disebut kg gaya. Seorang ahli kimia mungkin diminta menimbang suatu bahan dengan berat 200 g. Juga kadang kita menemui 10-kg beban sebagaimana seperti berat. F 10 kg Kilogram adalah suatu masa – tidak pernah berupa gaya – dan ini tidak berhubungan dengan arah atau bervariasi karena gravitasi.

Hukum Newton III Gaya aksi dan reaksi antara benda yang berhubungan mempunyai besar dan garis aksi yang sama dan berlawanan arah http://www.allstar.fiu.edu/aero/rocket1a.htm

Kita gunakan kata dilakukan oleh dan terhadap untuk mempelajari gaya aksi dan reaksi Gaya aksi dilakukan oleh tangan terhadap batang Gaya reaksi dilakukan oleh batang terhadap tangan Reaksi

Hukum Newton III pada alam Seekor ikan menggunakan sirip untuk mendorong air ke belakang. Air bereaksi dengan mendorong ikan ke depan Besarnya gaya pada air sama dengan besarnya gaya pada ikan, arah berlawanan

Gaya pelari = -(Gaya papan seluncur) Contoh: 60 kg atlit mendorong 10 kg skateboard, Jika dia menerima percepatan 4 m/s2, berapakan percepatan skateboard? Gaya pelari = -(Gaya papan seluncur) mr ar = -mb ab (60 kg)(4 m/s2) = -(10 kg) ab Gaya Papan Gaya Pelari a = - 24 m/s2

Free Body Diagram Step penting dalam penyelesaian masalah dengan hukum Newton adalah dengan menggambar gaya-gaya yang bekerja pada objek. Semua gaya yang bekerja pada objek harus digambarkan.

Review Free-body Diagrams: Baca permasalahan; gambarkan dan beri label Buatlah diagram gaya pada setiap obyek, dan diagram vektor Nyatakan dalam persegi empat dan beri label komponen x dan y Beri label semua komponen dan pilih arah yang positif.

Contoh Free-body Diagram 300 600 4 kg B By A A B Ay 600 300 Ax Bx 1. Sketsa gambar dan label W = mg 2. Gambarkan dan label diagram vektor gaya. 3. Nyatakan dalam pesegi empat dan beri label komponen x dan y

Aplikasi Hukum Newton II Baca, gambarkan dan beri label permasalahan. Gambar free-body diagram untuk setiap body. Pilih sumbu x atau y sepanjang gerakan dan pilih arah gerakan sebagai arah positif. Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu : SFx = m ax SFy = m ay Selesaikan besaran yang belum diketahui.

n + 1. Baca permasalahan dan gambar sketsanya. F W Contoh: Sebuah kereta dan kusir memiliki masa 120 kg. Berapa gaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan percepatan 6 m/s2 jika gesekan di abaikan? 1. Baca permasalahan dan gambar sketsanya. Diagram untuk kereta: n W F x + 2. Gambar diagram vektor gaya dan beri label. 3. Pilih sumbu x sepanjang gerakan dan indikasikan arah kanan sebagai nilai positif

4. Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu Diagram untuk kereta: n W F x + m = 120 kg ay = 0 SFx = max; F = ma SFy = 0; n - W = 0 Gaya normal n sama dengan berat W F = (120 kg)(6 m/s2) F = 720 N

Contoh 2: Sebuah traffic light mempunyai berat 122 N tergantung pada kabel. Kabel bagian atas (T1 dan T2 ) tidak memiliki kekuatan seperti kabel yg vertikal (T3). Kabel bagian atas (T1 dan T2 ) akan putus jika tegangannya lebih dari 100 N. Apakah salah satu kabel akan putus?

Jadi kedua kabel bagian atas (T1 dan T2 ) tidak akan putus.

Terimakasih