contoh diagram gaya bebas -...
TRANSCRIPT
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