Materi4

DINAMIKA GERAK

Agenda :
Jenis-jenis gaya
Konsep hukum Newton
 hukum Newton I
 hukum Newton II
 hukum Newton III
 diagram bebas benda
Aplikasi & latihan Soal

Physics 207: Lecture 4, Pg 1

Kinematika – Dinamika

Kinematika : - posisi, perpindahan, jarak.
- kelajuan, kecepatan
- percepatan
Berperan sebagai ‘bahasa’ untuk mendeskripsikan
gerak benda tanpa mempersoalkan ‘apa’ dan
‘mengapa’ benda tersebut bergerak.

Dinamika : - Inersia / kelembaman (Hukum Newton I)
- Hukum Newton II
- Hukum Newton III

Pembahasan mengenai gerak benda dan penyebab
gerak benda


Jenis-jenis Gaya

Gaya berat (w) : diakibatkan gravitasi bumi (arahnya selalu
menuju pusat bumi)
Gaya normal (N) : Gaya sentuh yang arahnya tegak lurus
bidang sentuh.

N=-mg

w=mg


Jenis-jenis Gaya (lanjutan)

Gaya gesekan (Friction) : diakibatkan interaksi “mikroskopis”
dua permukaan
f gesek = μ N


Hukum Newton I (prinsip Kelembaman)
Pra-Galileo : ada anggapan umum bahwa tidak mungkin ada gerak
tanpa adanya suatu ‘sebab’.

Galileo : melalui sejumlah percobaan berkesimpulan : benda yang
bergerak akan mempertahankan geraknya sepanjang garis lurus tanpa
mengalami perubahan kecepatan asalkan tidak ada pengaruh luar yang
bekerja pada benda. Keadaan ‘diam’ atau ‘bergerak lurus dengan
kecepatan tetap’ di atas dinamakan ‘keadaan gerak alamiah’ dari benda
tersebut.
Pengaruh luar apapun yang mampu mengubah keadaan gerak alamiah
suatu benda dinamakan ‘gaya’

Gagasan Galileo disebut HUKUM KELEMBAMAN (INERSIA) .
Istilah ‘inersia’ berkaitan erat dengan sifat resistansi (perlawanan) benda
terhadap pengaruh luar yang mencoba mengubah keadaan gerak alamiahnya,
dan sifat tersebut diukur dengan besaran yang dinamakan massa inersial.
JADI, massa inersial suatu benda melukiskan seberapa sulit mengubah
keadaan gerak alamiah benda tersebut.

Isaac Newton mengadopsi hukum Inersia Galileo dalam
Hukum Newton I :

Setiap benda akan mempertahankan keadaan gerak alamiahnya (diam atau
bergerak lurus beraturan dengan kecepatan tetap) selama ia tidak dipengaruhi
oleh gaya total dari luar.  
Dalam ungkapan matematis: v = kons tan bila Ft = 0

Perhatikan ! keadaan diam v = 0 merupakan kasus khusus saja.
Benda yang dapat mempertahankan keadaan gerak alamianya dikatakan
dalam keadaan setimbang. JADI setimbang tidak selalu berarti diam !
Syarat Setimbang :  
F =
t ∑ 0
F =
i
i

Pengertian momentum linier
Melalui pengamatan dapat dipastikan bahwa tingkat kesulitan untuk mengubah
keadaan gerak suatu benda tidak hanya bergantung pada massa benda
tersebut, tetapi juga tergantung pada kecepatan benda tersebut. Kedua
besaran fisis tsb secara bersama-sama menjadi ukuran kualitas gerak benda


 
momentum linier : p = mv


Momentum linier p merupakan besaran vektor yang searah

dengan vektor kecepatan v
Dapat disimpulkan bahwa : Bila gaya luar total yang bekerja

pada benda bermassa m dan berkecepatan v sama dengan
nol maka momentumnya akan konstan.
  
Secara matematis: p = mv = kons tan bila F = 0
t

 
ptotal = kons tan
bila Ft =0 dinamakan hukum
kekekalan momentum .


Hukum Newton I
  
∑ F = Fnet = ma = 0 (Benda diam atau
bergerak lurus
∑ Fx = 0 beraturan)

∑ Fy = 0
y
FB,T Normal force is always ⊥ to a surface

∑ Fy = − mg + N = 0
FB,G N = mg


Hukum Newton II
Hukum I Newton menegaskan kaitan antara absennya gaya/ pengaruh luar
dengan kekalnya momentum partikel/benda. Oleh sebab itu ‘gaya’ dapat
didefinisikan sebagai sesuatu yang mengubah momentum. Artinya bila
momentum suatu benda berubah maka pada benda tersebut bekerja gaya
luar. 
Hukum II Newton : bila
∆p adalah perubahan momentum yang
berlangsung selama selang waktu maka gaya luar yang bekerja pada
benda adalah : ∆t

  ∆p   
 ∆p  dp
F =  = lim it  =
 ∆t  ∆t →0 ∆t →0  ∆t  dt

Bila massa benda konstan maka perubahan momentum ∆p berasal dari

perubahan kecepatan : ∆p = ∆mv = m∆v  
Sehingga :

  ∆p    
 ∆p   m∆v   ∆v  
F =  = limit  = limit  = m limit  = ma
 ∆t  ∆t →0 ∆t →0  ∆t  ∆t →0  ∆t  ∆t →0
 ∆t 


Hukum Newton II
 
∑ F = ma

Pe ba lta
rc nd n g
se su
e p in
at g d aya
Re

an e
ge nga
ra n
Berlaku pada

k
GLBB (ada
percepatan)


Hukum Newton III

Aksi = -Reaksi

FB,M FB,M : gaya meja yang
dikerjakan bola
FM,B : gaya bola
FM,B pada meja


Tumbukan elastis 1D

m1 m2
sebelum
v1b v2b

x

m1 m2
sesudah
v1s v2s


DIAGRAM BEBAS BENDA

Contoh :1 . Balok ditarik dengan gaya F

N F

ff

mg


DIAGRAM BEBAS BENDA (Lanjutan)

Contoh : Balok ditarik dengan gaya F

Fy = Fsin θ
N y
F
x
ff =μN θ Fx = Fcos θ
=μmg
ff
Jika Fx < ff (benda diam)

mg Jika Fx = ff (benda tepat
akan bergerak)
Jika Fx > ff (benda bergerak)



Contoh: 2. Benda meluncur (tanpa gesekan) pada
bidang miring

N

ax

mg θ



ax

mg sin θ
N θ
mg cos θ

mg θ


Sudut kemiringan bidang

N θ
mg
θ + φ = 90° φ θ
θ


Latihan 1

Sebuah balok bermassa m melucur (gesekan
diabaikan) pada bidang miring dengan percepatan
a . Sudut kemiringan bidang θ . Berapakah a ?
Berapakah gaya normal N yang bekerja?

m
a

θ


Jika balok meluncur (tanpa gesekan)

Komponen gaya-gaya yang bekerja:
Fx i: max = mg sin θ
i ax = g sin θ

Fy j: may = 0 = N – mg cos θ
j N = mg cos θ

max

j
mg sin θ
N θ
mg cos θ
i
mg θ


Latihan 2
Sebuah balok bermassa m melucur pada bidang
miring kasar ( koefisien gesekan μ ) dengan
percepatan a . Sudut kemiringan bidang θ .
Berapakah a ?
fgesek
m
a

θ


Jika balok meluncur (ada gesekan)
Komponen gaya-gaya yang bekerja:
Σ Fy = 0 ; N –max = 0 ; N – mg cos θ = 0 ; N = mg cos θ
ΣFx = max
mg sin θ −μN = max
g sin θ −μ g cos θ = ax
ax = g (sin θ −μ cos θ)

fgesek
max
j

mg sin θ
N θ
mg cos θ i
mg θ


Contoh: 3. Sistem katrol tanpa gesekan

N a
T
m1 +
m1
T
m1g a m2

m2
a
+
m2 g
Σ Fx = m1a Σ Fy = m2a
T = m1a m2g - T = m2 a


Analisa Sistem katrol tanpa gesekan

Lihat kembali : Σ Fy = m2 a
m2 g - T = m2 a karena : T = m1a
m2 g – m1 a = m2 a
m2 g = m1 a + m2 a
m2 g = (m1 + m2 )a a = m2 g / (m1 + m2 )

T = m1m2 g / (m1 + m2 )


Contoh: 4. Sistem katrol dengan gesekan

N

ff
m1

m1g a

m2


Contoh: 4. Sistem katrol dengan gesekan
(lanjutan)
Diagram bebas benda :
N a
T
T
ff m1 + m2

m1g
a

+ m2g
ff = μN = μ m1g
Hukum Newton II pada arah horizontal:
Σ Fx = m1a
T – ff = m1a


Analisa Sistem katrol dengan gesekan

Hukum Newton II pada arah vertikal:

Σ Fy =(m1 + m2)a

(T- ff )+(– T + m2g )=(m1 + m2)a

–μm1g + m2g =(m1 + m2)a

(m2 – μ m1)g =(m1 + m2)a
a = g (m2 – μ m1) / (m1 + m2)
Jika μ = 0, maka percepatan gerak a kembali ke sistem katrol tanpa
gesekan.


PR

Sebuah balok bermassa m pada saat t=0 diam di puncak
bidang miring kasar yang memiliki sudut kemiringan θ terhadap
horizontal. Jika balok dibiarkan bebas maka balok akan
meluncur menuruni bidang miring tersebut dalam waktu t sekon
menempuh jarak Δs meter. (percepatan gravitasi bumi :g).

Carilah : a). Percepatan balok ketika meluncur (gunakan rumus
GLBB)

b). Koefisien gesekan bidang


PR
N
Dua buah bendaber massa m2 dan
m1(dimana m2 > m1) berada di atas
meja ditarik oleh seutas tali tak ff m
bermassa melalui katrol tak 1
bermassa sehingga meluncur ke
bawah dengan percepatan a. m1g a
(percepatan gravitasi bumi :g).

m
Carilah : a). Percepatan balok ketika
meluncur 2

b). Koefisien gesekan
bidang


Materi4

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (19)

Similar a Materi4

Similar a Materi4 (20)

Más de Soim Ahmad

Más de Soim Ahmad (20)

Materi4