contoh diagram gaya bebas -...

DINAMIKA DAN BEBERAPA

CONTOH DIAGRAM GAYA BEBAS

Hukum I Newton

Hukum ini berasal dari Galileo:

• Jika resultan gaya yang bekerja pada benda = 0, maka benda tsb tidak mengalami perubahan gerak. Artinya jika diam tetap diam, jika bergerak lurus beraturan, tetap lurus beraturan.

• Disebut hukum inersia sebab menyatakan bilamana resultan gaya=0, benda cenderung mempertahankan keadaannya (inert).

• Jadi sebenarnya keadaan diam dan gerak lurus beraturan tidaklah berbeda, dua-duanya tidak memerlukan adanya gaya resultan. Gaya resultan yang bekerja sama dengan NOL.

• Patut diingat, gaya bersifat vektor, jadi resultannya dilakukan penjumlahan secara vektor.

Hukum II Newton

Hukum II Newton:

• Jika resultan gaya ∑F bekerja pada massa m, maka massa tersebut akan mengalami percepatan a. Percepatan yang terjadi (a) akan sebanding dengan resultan gaya tsb, arahnya sama dengan arah resultan gaya tsb, dan besarnya akan berbanding terbalik dengan massanya (m):

∑F = m a

• SI : satuan m : kg, satuan a : m/s2

• satuan F : kg m/s2 (diberi nama : newton atau N)

Hukum III Newton

• Untuk setiap gaya aksi yang bekerja pada sebuah benda, terdapat gaya reaksi yang bekerja pada benda lain, yang besarnya sama tapi berlawanan arah.

• Kata kunci : besar sama, berlawanan, bekerja di dua benda berbeda.

• Secara ketat : dua gaya tersebut mestilah segaris kerja

• Secara longgar: kedua gaya tersebut tidak mesti segaris kerja

Ilustrasi 1:

BUMI

W

N

Sebuah kotak terletak di atas meja dengan berat W.

Apakah gaya reaksi dari W ?

Apakah N dan W membentuk pasangan aksi-reaksi?

Apakah gaya reaksi dari N ?

Sistem dan Lingkungan

Belajar mendefinisikan sistem dan lingkungan, serta menuliskan gaya yang bekerja pada sistem

Sistem: Kotak Lingkungan: meja

dan bumi

W: gaya pada kotak oleh bumi (FKB). Pasangan gaya reaksi adalah gaya pada bumi oleh kotak (FBK). N: gaya pada kotak oleh meja (FKM). Pasangan gaya rekasi adalah gaya pada meja oleh kotak (FMK). Jadi W dan N bukan pasangan aksi reaksi. Karena bekerja pada benda yang sama.

Dalam menyelesaikan permasalahan gaya, yang perlu diperhatikan adalah gaya yang bekerja pada benda yang akan ditinjau geraknya.

W=mg

N

W=mg

N

mgNWN

Fa

maF

Hukum

0

00

Newton

N

W

Pilih sumbu koordinat pada arah gerak

W sin W cos

sinsinF

percepatangerakarah Pada

cos

0cos00

gerakarah lurusTegak

:Newton

gamawma

a

mgN

WNFa

maFHukum

m=10 kg

F

ms0,4

mk0,2

g=10 m/s2

Berapa besar gaya gesek, jika F=1N Berapa besar gaya gesek, jika F=20N Berapa besar gaya gesek, jika F=50N Berapa besar gaya gesek, jika F=100N

M = 2 kg tan = ¾ ms = 0,4

mk = 0,2

M = 2 kg tan a= ¾ ms = 0,4

mk = 0,2

P = 1 N

w

f

P sin

F=ma W-f-p sin=ma

a

F

a

a

M = 2 kg tan a= ¾ ms = 0,4

mk = 0,2

F = 1 N

Bagaimana jika F = 50 N

a

M = 2 kg tan a= ¾ ms = 0,4

mk = 0,2

k1 = 50 N/m

k2 = 30 N/m

-Gambarkan diagram gaya

-carilah perbandingan panjang

Pegas tertekan dan tertarik

Latihan

k1

k2

m1 m2

F

1. Gambarkan diagram gaya pada masing-masing benda. 2. Tentukan F saat benda tepat akan bergerak. 3. Bila benda mulai bergerak dengan gaya yang diperoleh sebelumnya, tentukan percepatan kedua benda

Untuk m1 = 2 kg dan m2 =4kg, mk=0,3 dan ms=0,5

m1 m2

F

w1

K2 F

N1

f1

w2

K1

N2

f2

Gaya minimum yg diperlukan benda hampir bergerak (gaya gesek kedua benda sama):

ammffF

amfK

amfKF

maF

Hukum

)(

Newton

2121

221

112

gmmNF

ffFffF

F

sts

ssss

)(

0

0

statikgesekan 0,a :bergerakakan tepat

21

2121

mm

Untuk m1 = 2 kg dan m2 =4kg, mk=0,3 dan ms=0,5 => diperoleh F= 30 N

Bila benda mulai bergerak dengan gaya yang diperoleh sebelumnya, tentukan percepatan kedua benda

)/())((

)(

: 0a Bergerakdg

2121

2121

mmgmmFa

ammffF

maF

k

kk

m

a = 30 – 0,3(2+4)10/(6) = 2 m/s2

Gaya kontak : K= 20 N

m2

m1

F

Tentukan F minimum jika gaya gesek statik 0,5 dan gaya gesek kinetik 0,3. m1 = 2 kg dan m2 =4kg, tan =3/4 Jika kemudian, sistem bergerak dengan gaya tersebut. Tentukan percepatan benda.

m2

m1

Gambar diagram gaya bebas

Tentukan F minimum jika gaya gesek statik 0,5 dan gaya gesek kinetik 0,3. Jika kemudian, sistem bergerak dengan gaya tersebut. Tentukan percepatan benda.

W

T

W

T

mgWT

WT

0

a

)( gamT

mamgmaWT

maWT

a

)( gamT

mamgmaWT

maWT

Apa arti jika a=g?

m1

m2

W2=m2g

T2 W1=m1g

T1

T’2

022 TW22

121 0'

TW

TTW

gmmT )( 211

m1

Jika ms=0,4 dan mk=0,2; m2=2m1. Tentukan agar sistem berhenti.

m2

m1

Tentukan perioda putaran agar orang dengan massa 60 kg tidak jatuh, diketahui bahwa ms = 0,4

mk = 0,2

Jari-jari tabung 4 m. Apa yang akan terjadi jika perioda putaran diperbesar?

PR

20

l

m

g

g aT

ar 5,45,0

)5,1( 2

2

r

r

a

l

va

4,3)20sin(10

sin

T

T

a

ga

6,522

Trtotal aaa

gga

ga

T

T

)90sin(

sin

0)0sin(10

sin

T

T

a

ga

Sebuah satelit mengorbit pada ketinggian 400 km dari permukaan bumi.

Jika g=10 m/s2, dan radius Bumi 6400 km. Tentukan gravitasi yang

dialami satelit.

Tentukan perioda satelit mengelilingi Bumi.

ghR

Rg

R

GMg

hR

GMg

sB

Bs

B

sB

s

2

2

2

2

)(

)(

)(

T

hRv

hR

vga

sB

sB

c

)(2

)(

2

Tentukan kecepatan bola berputar dan peioda putaran

Tentukan besar tegangan tali

A:paling rendah

B

C:puncak