IMPLEMENTASI DINAMIKA PARTIKEL PERTEMUAN KE 5 FISIKA DASAR

A. PENERAPAN HUKUM NEWTON BENDA BERGERAK PADA BIDANG DATAR [A] [B] Balok pada bidang datar licin ditarik horizontol Balok pada bidang datar licin Ditarik dengan membentuk sudut

CONTOH SOAL Sebuah meja dengan masaa 25 Kg didorong oleh Andi dengan membentuk sudut 60⁰. Jika meja tersebut bergerak dengan percepatan tetap 2 m/s 2, maka tentukanlah besar Gaya dorong yang dilakukan oleh Andi..? Diketahui : m = 25 kg a = 2 m/s 2 α = 60 ⁰ Ditanyakan = F…? Jawab : F = m.a F cos α = m.a F cos 60 ⁰ = F. (1/2) = 50 F = 50/0.5 = 100 N

CONTOH SOAL Seto menarik sebuah balok yang bermassa 10 kg dengan gaya sebesar 100 N dengan arah membentuk sudut 37° terhadap lantai. Koefisien gesek statis dan kinetik benda terhadap lantai adalah 0,5 dan 0,4. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s, maka tentukan bergerak atau tidak benda tersebut, jika benda sudah bergerak tentukan percepatannya! Diketahui : a. m = 10 kg b. F = 100 N c. α = 37° d. µs = 0,5 e. µk = 0,4 f. g = 10 ms Ditanyakan : a. Apakah benda sudah bergerak dengan gaya dorong 100 N? b. a = …?

LANGKAH-LANGKAH 1. Menguraikan gaya yang bekerja pada benda 2. Apakah benda sudah berjalan atau belum ? Gaya yang terjadi pada sumbu x  F x = F cos 37° = 100 × 0,8 = 80 N F s maks = µs,N  f = 0 N + F sin 37° – mg = 0 N = mg – F sin 37° fs maks = µs (mg – F sin 37°) = 0,5 (10×10 – 100 ×0,6) = 20 N Karena Fx > fsmaks, maka balok yang didorong Seto sudah bergerak.

b. Karena balok sudah bergerak, maka yang bekerja pada balok adalah gaya gesekan kinetik Fk = µk.N = µk (mg-F.sin 37° ) = 0,4 (10 ×10 – 100 × 0,6) = 16 N  Fx = m x a F cos 37 ° - fk = m.a a = F cos 30 ° - f = 100 x 0,8 -16 = 6,4m/s2 m 10 Jadi, balok tersebut bergerak dengan percepatan 6,4 m/s 2

GERAK DUA BENDA YANG BERSENTUHAN Pada benda pertama berlaku  F = m.a F – Nab = m a.a Pada benda kedua berlaku  Fx = mb.a atau N ba = ma.a. Nab dan Nba merupakan pasangan aksi reksi Maka besarnya sama. Berdasarkan pasangan tersebut maka dapat dituliskan sebagai berikut: Gaya Kontak ma dan mb Gaya Kontak Benda

CONTOH SOAL Dua benda yang bersentuhan mula-mula diam di atas lantai licin (perhatikan gambar di bawah). Jika pada benda pertama dikerjakan gaya Sebesar 200 N, maka tentukan percepatan masing-masing benda dan gaya kontak antarbenda!

Langkah Pengerjaan: Diketahui : a)Ma = 70 kg b)Mb = 30 kg c)F = 200 N Ditanyakan : a)a = ……? b)Nab atau Nba = …..?

Jawab : a. Percepatan benda a = F ma + mb = = 2 m s -2 b. Besar Gaya Kontak N ab = mb ma + mb F = = 60 N

GERAK BENDA PADA BIDANG MIRING Remember….? Suatu benda yang diletakkan pada meja tidak akan jatuh? Karena pada benda tersebut selain berlaku gaya berat, juga berlaku gaya normal. Bidang Miring…?

Contoh: Sebuah benda memiliki massa m, diletakkan pada bidang miring licin membentuk sudut  terhadap bidang horizontal. Apabila sumbu x sejajar dengan bidang miring dan sumbu Y tegak lurus bidang miring maka komponen gaya beratnya adalah sebagai berikut: Komponen Gaya berat sumbu X adalah Wx = mg sin  Komponen Gaya berat sumbu Y adalah Wy = mg cos 

Gaya yang bekerja pada sumbu Y adalah sebagai berikut :  Fy = N- Wy atau  Fy = N- mg cos  Pada sumbu Y benda tidak bergerak, maka  Fy = 0 atau N = mg cos . Pada sumbu x gaya-gaya yang bekerja sebagai berikut :  Fx= mg sin 

Pada sumbu X menyebabkan benda bergerak Gaya yang bekerja = Gaya sejajar pada bidang miring Maka percepatan yang dialami benda tersebut adalah sebagi berikut:  Fx = m x a m g sin  = m x a a = g sin 

Contoh soal : Sebuah balok memiliki massa 10 kg meluncur ke bawah pada bidang miring, dengan kemiringan sudut sebesar 30 o. Apabila jarak lantai dengan balok 10 m dan besarnya gaya gravitasi ditempat itu 10 ms- 2, maka tentukanlah percepatan dan waktu yang diperlukan balok untuk sampai ke lantai.

Diketahui : a)m = 10 kg b)S = 10 m c)  = 30 o d)g = 10 ms -2 Ditanyakan : a)a = …..? b)t = …….?

Jawab : 1. Menguraikan gaya yang bekerja pada sumbu x dan y. 2. Benda meluncur dengan gaya F = Wsin  a. Berdasarkan hukum II Newton, maka berlaku F = m.a m x g sin  = m.a 10 x 10 sin 30 = 10.a10.a = 10 x 10 x ½ a =50/10 = 5 ms -2

b. Waktu yang diperlukan benda sampai ke lantai Gunakan persamaan GLBB St = V 0 t + ½ at 2 Vo = 0, maka St = ½ at 2 10 = ½ 5t 2 t2t2 = 10/2,5 t2t2 = 4 t = 2s

GERAK BENDA YANG DIHUBUNGKAN PADA KATROL Perhatikan gambar disamping Misalkan dua buah benda ma dan mb dihubungkan dengan seutas tali melalui sebuah katrol licin. Jika ma > mb, maka ma akan bergerak kebawah (positif) dan mb akan bergerak ke atas (negatif) dengan percepatan sama.

Tegangan tali benda pada katrol Tegangan tali ma Tegangan tali mb

Percepatan benda pada katrol Karena tali dianggap tidak bermassa serta katrol licin, maka tidak berlaku gaya gesekan. Sehingga tegangan tali dimana-mana adalah Sama TA = TB m a x g – m a x a = mb x g + mb x a m a x g – Mb x g = m a x a + mb x a (m a -mb) g = (m a + mb) a a= (m a -mb) (m a + mb) g

CONTOH SOAL : Perhatikan gambar di bawah! Dua buah benda masing- masing memiliki massa 5 kg dan 10 kg dihubungkan dengan katrol. Gesekan antara benda pertama dengan meja lantai diabaikan. Jika gaya gravitasi di tempat itu sebesar 10 ms, maka tentukan percepatan yang dialami kedua benda dan tegangan talinya!

Diketahui : a)ma = 5 kg b)mb = 10 kg c)g = 10 ms -2 Ditanyakan a)a = ……? b)T = …?

Jawab : Percepatan kedua benda mb > ma, maka diperoleh persamaan sebagai berikut:  Fb = mb x a mb x g – T = mb x a T = mb x g – mb x a …..(1)  Fa = ma x a T = ma x a ………………(2)

Mensubtitusikan persamaan 1 dan 2 ma x a = mb x g – mb x a ma x a + mb x a = mb x g (ma + mb) a = mb x g mb x g (ma + mb) = a = 10 x 10 (5 + 10) = = 6,67 ms -2 b) Tegangan Tali (T) Tegangan tali benda A sama dengan tegangan tali B, maka dapat Digunakan salah satu rumus. (a)Tegangan tali benda pertama, T = m x a = 5 x 6,67 = 33,3 N (b)Tegangan tali benda kedua, T = mb x g – mb x a = (10 x 10) – (10 x 6) = 100 – 66,7 = 33,3 N

CONTOH SOAL Suatu katrol dihubungkan dengan benda A dan B. Masa benda A dan B masing-masing Sebesar 2 kg dan 8 kg (g = 10 m/s 2 ). Hitung percepatan benda dan tegangan talinya. A B

A B 2 KG 8 KG Karena Mb > Ma maka benda B bergerak kebawah serta Benda A bergerak ke atas. 1. Ditinjau dari Benda A A T WA F tot = mA.a T-WA = mA.a T-20 = 2 a…..Persamaan 1 2. Ditinjau dari Benda B B T WB F tot = mA.a WA-T = mA.a 80-T = 8 a…..Persamaan 2

Persamaan 1 dan 2 didapatkan hasil sebagai berikut : T-20 = 2 A -T + 80 = 8A 60 = 10 a a =6 m/s 2 Tegangan Tali T-20 = 2 a T-20 = 2.6 T-20 = 12 T = = 32 N

Thank You…