Dinamika Partikel
Dinamika Partkel Mempelajari gerak dan aspek penyebabnya yang berkaitan dengan gayaDidalam mempelajari Dinamika Partikel didasarkan pada Hukum Newton I, II, dan III
1. Hukum I Newton
Hukum I Newton berbunyi : “jika resultan gaya pada suatu bendasama dengan nol, benda yang mula-mula diam akan teus diam,sedangkan benda yang mula-mula bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan konstan(tetap).”
Sifat-sifat benda yang mempertahankan keadaan geraknya diasebut sebagai kelembaman atau inersia.
Hukum I Newton disebut juga sebagai Hukum Kelembaman atau Hukum Inersia. Ukuran kelembaman suatu benda adalah besaran massa. Jadi semakin besar massa benda maka semakin besar juga kelembaman benda.
Contoh kelembaman dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika mobil yang kita naikin berhenti mendadak, kita tetap mempertahankan keadaan gerak kedepan, sebagai akibatnya kita terdorong kedepan.
Pada Hukum I Newton kecepatan benda tetap dan percepatan benda adalah 0 (nol)
Hukum I Newton secara matematis dinyatakan sebagai :
untuk benda diam atau benda bergerak lurus beraturan.
F = Resultan Gaya ( Newton )
m = massa (Kg)
a = percepatan benda (m/s2)
2. Hukum II Newton.
Jika pada benda bekerja sebuah gaya atau beberapa gaya yang resultannya tidak sama dengan nol, maka kecepatan benda selalu berubah dan benda mengalami percepatan.
Sehingga bunyi Hukum II Newton adalah :
“percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.”
Hukum II Newton dinyatakan sebagai :
Contoh Pemahaman Hukum II Newton
Mesin mobil mampu menghasilkan gaya 10.000 N. Berapakah percepatan mobil jika massa mobil beserta pembalapnya adalah 900 kg dan hambatan angin dan jalan 1000 N?
Jawab :
Untuk gaya mesin (A) kekanan sedangkan hambatan (B) kekiri, maka resultan gaya pada mobil adalah
Hubungan gaya dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB)
Resultan gaya dan GLBB dihubungkan oleh percepatan a, dan secara matematis dituliskan sebagai berikut :
Contoh Pemahaman Hukum II Newton :
Sebuah mobil bermassa 400 kg dipercepat oleh mesinnya dari keadaan diam sampai 50 m/s dalam waktu 20 s. Jika gesekan dan hambatan angin diabaikan, tentukan gaya mesin yang menghasilkan percepatan ini.
Jawab:
3. Hukum III Newton
Jika kita menendang tembok maka kita akan melakukan gaya terhadap tembok dan tembok tersebut balik mengerjakan gaya pada kaki.Bunyi Hukum III Newton adalah
“ Untuk setiap aksi, ada suatu reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.”
Contoh Hukum III Newton dalam kehidupan sehari-hari :
Pada saat kita berjalan dilantai, kaki kita akan mendorong lantai kebelakang (disebut aksi), dan sebagai reaksi lantai mendorong telapak kaki kita ke depan, sehingga kita berjalan kedepan.
Aplikasi Hukum III Newton pada produk teknologi yang paling dikenal adalah mesin jet/pesawat terbang. Mula-mula udara ditarik masuk kedalam mesin melalui bagian depan mesin, kemudian udara dimampatkan oleh sudu-sudu kompresor. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar dan dibakar oleh udara yangdimampatkan. Ledakan gas panas hasil pembakaran dityekan agar melalui mesin, memutar sudu-sudu turbin dan selanjutnya memutar kompresor. Akhirnya gas-gas dengan kelajuan tinggi tersembur keluar dari bagian mesin (Aksi). Sebagai (Reaksi), gas mendorong mesin jet kedepan sehingga mesin jet terdorong kek depan.
Pada Hukum I maupun Hukum II Newton terdapat notasi , yang menyatakn resultan gaya yang bekerja pada suatu benda. Ada 4 jenis gaya yang bekerja pada suatu benda yaitu gaya berat, gaya normal, gaya gesekan dan gaya tegangan tali.
1. Gaya Berat
Adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Dilambangkan dengan huruf W (Weight). Jika suatu benda dilepaskan dari ketinggian tertentu,benda akan jatuh. Jika hambatan angin diabaikan satu-satunya gaya yang bekerja adalah gaya gravitasi bumi. Benda akan mengalami gerak jatuh bebas dengan percepatan kebawah sama dengan percepatan gravitasi. Dengan menggunakan hukum II Newton pada benda jatuh bebas akan diperoleh hubungan antara berat dan massa.
Kemanakah arat gaya berat? Karena berat adalah gaya graavitasi bumi, maka vektor berat selaluberarah tegak lurus pada permukaan bumi menuju ke pusat bumi. Dengan demikian vektor berat suatu benda selalu digambarkan tegak lurus kebawah damanapun posisi benda diletakkan.
Menghitung berat yang hilang.
Diketahui massa Dhea adalah 45 kg. Berapakah berat Dhea yang hilang jika Dhea pergi ke bulan? Percepatan gravitasi bumi = 9,8 m/s2 dan percepatan gravitasi di bulan adalah seperenam percepatan gravitas bumi.
Jawab:
Massa benda dimana saja selalu konstan, sedangkan berat bergantung pada percepatan gravitasi menurut persamaan . Berat Dhea yang hilang adalah selisih antara berat Dhea dibumi dengan berat Dhea dibulan.
Berat dibumi:
2. Gaya Normal
Gaya Normal adalah gaya yang bekerja pada bidang sentuh antara dua permukaan yang bersentuhan, yang arahnya selalu tegak lurus pada bidang sentuh.
Pada balok yang diletakkan diatas meja tidak jatuh karena ada gaya yang mengimbangi berat balok yang arahnya tegak lurus pada bidang sentuh balok-meja, yaitu vertikal ke atas. Gaya inilah yang disebut gaya normal. Dilambangkan dengan huruf N.
Konsep gaya Normal pada bidang horizontal.
Anda mempunyai sekotak coklat 10 kg. Kotak tersebut diletakkan diatas sebuah meja dengan percepatanm gravitasi 9,8 m/s2.
Tentukan :
a. Berat kotak coklat dan gaya normal yang bekerja padanya.
b. Jika anda menekan kotak kebawah dengan gaya sebesar 40 N, tentukan gaya normal yang terjadi,
c. Jika anda menarik kotak keatas dengan gaya sebesar 40 N tentukan juga gaya normalnya.
