Dinamika gerak lurus dan melingkar

Dinamika Gerak adalah cabang fisika yang mempelajari gerak benda dengan memperhatikan penyebabnya. Penyebab benda dapat bergerak dapat berupa tarikan atau dorongan. Dorongan atau tarikan ini dalam fisika disebut gaya.

A. Hukum I Newton

Benda yang diam bila tak ada dorongan atau tarikan akan tetap diam.

Untuk menghentikan mobil, perlu gaya dorong ke belakang. Di rem.

Penumpang akan tersentak ke belakang bila tiba-tiba motor dijalankan dengan cepat.

B.      Hukum II Newton

Jika pada sebuah benda bekerja suatu gaya atau lebih, maka benda akan mengalami perubahan kecepatan atau timbul percepatan pada benda.

Menurut Newton:

Percepatan yang dihasilkan oleh Resultan gaya pada sebuah benda sebanding dan searah dengan resultan gaya tersebut dan berbanding terbalik dengan masa benda.

Secara matematis ditulis: atau    SF  = m.a

Dengan  SF = resultan gaya,  m = massa dan a = percepatan

Satuan :  dari rumus    SF  = m.a  , diperoleh

= kg.m/s2

= Newton

C. Hukum III Newton

Apabila benda pertama memberi gaya aksi pada benda kedua, maka benda kedua akan memberi reaksi pada benda pertama dengan besar yang sama tetapi arahnya berlawanan.

  • Gaya Normal

Gaya normal  adalah gaya yang keluar tegak lurus dari bidang persentuhan antara dua benda.

Jika Anda dapat menggambarkan gaya aksi reaksi gambar (a) di atas, sebenarnya Anda telah menggambarkan gaya normal.

  • Gaya Gesek

Seorang Anak bermain dengan papan seluncur. Mula-mula mendorongnya, makin lama makin lambat hingga berhenti. Mengapa papan seluncur dapat berhenti?

Pada saat papan seluncur bergerak, selama geraknya roda dan lantai bergesekan. Gaya gesekan ini melawan arah gerak papan seluncur, sehingga laju papan diperlambat, sampai akhirnya berhenti.

Gaya gesek dalam keadaan diam disebut gaya gesekan statis. Gaya gesekan statis nilainya berubah-ubah dan menjadi maksimum pada saat benda tepat akan bergerak.

Gaya gesek dalam keadaan bergerak disebut gaya gesek kinetis dan nilainya tetap.

Gaya gesek statis maksimum dirumuskan:

Gaya gesek kinetis dirumuskan:

Dimana  fs = gaya gesek statis,

fk = gaya gesek kinetis

ms = koefisien gesekan statis

mk = koefisien gesekan kinetis

N  = gaya normal

W = berat benda

Gerak melingkar

Dalam bagian percepatan kita telah melihat bahwa percepatan timbul dari perubahan kecepatan. Pada contoh gerak jatuh bebas, perubahan kecepatan yang terjadi hanya menyangkut besarnya saja, sedangkan arahnya tidak. Untuk partikel yang bergerak melingkar dengan laju konstan, arah vektor kecepatan berubah terus menerus, tetapi besarnya tidak. Gerak ini disebut gerak melingkar beraturan (GMB)

Dalam gerak lurus anda mengenal besaran perpindahan (linear) dan kecepatan (linear), keduanya termasuk besaran vektor. Dalam gerak melingkar anda akan mengenal juga besaran yang mirip dengan itu, yaitu perpindahan sudut dan kecepatan sudut, keduanya juga termasuk besaran vektor.

Besaran fisis pada GMB

a. Besaran Sudut (Ø)

Besar sudut Ø dinyatakan dalam derajat tetapi pada gerak melingkar beraturan ini dinyatakan dalam radian. Satu radian (rad) adalah sudut dimana panjang busur lingkaran sama dengan jari-jari lingkaran tersebut (r). Jika s = r, Ø bernilai 1 rad.

Secara umum besaran sudut Ø dituliskan :

Ø = s / r

dimana s = 2∏ r , sehingga Ø = 2∏ rad

b. Kecepatan dan kelajuan Sudut (ω)

Pada gerak melingkar, besaran yang menyatakan seberapa jauh benda berpindah (s) dalam selang waktu tertentu (t) disebut kecepatan anguler atau kecepatan sudut (ω). Kecepatan sudut ini terbagi atas kecepatan sudut rata-rata dan kecepatan sudut sesaat.

c. Periode (T)

Waktu yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk bergerak satu putaran disebut periode (T). Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu putaran dinyatakan oleh :

T = perpindahan sudut / kecepatan sudut

T = 2Π / ω dimana 2Π = perpindahan sudut (anguler) untuk satu putaran.

Jika jumlah putaran benda dalam satu sekon dinyatakan sebagai frekuensi (f) maka diperoleh hubungan :

T = 1 / f dimana f = frekuensi dengan satuan 1/s atau Hertz (Hz).

d. Kecepatan dan kelajuan linear (v)

Kecepatan linear didefinisikan sebagai hasil bagi panjang lintasan linear yang ditempuh dengan selang waktu tempuhnya. Panjang lintasan dalam gerak melingkar yaitu keliling lingkaran 2Π.r

Jika selang waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran adalah 1 periode (T), maka :

Kecepatan linear dirumuskan : v = 2Π.r / T atau v = ω.r

Kecepatan linear ( v) memiliki satuan m/s, r = jari-jari lintasan, dengan satuan meter dan ω = kecepatan sudut dalam satuan rad/s

e. Percepatan Sentripetal

Pada saat anda mempelajari gerak lurus beraturan sudah mengetahui bahwa percepatan benda sama dengan nol. Benarkah kalau kita juga mengatakan percepatan benda dalam gerak melingkar beraturan sama dengan nol? Dari gambar di atas diketahui bahwa arah kecepatan linear pada gerak melingkar beraturan selalu menyinggung lingkaran. Karena itu, kecepatan linear disebut juga kecepatan tangensial.

Sekarang kita akan mempelajari apakah vektor percepatan pada benda yang bergerak melingkar beraturan nol atau tidak.Dari gambar di atas tampak bahwa vektor kecepatan linear memiliki besar sama tetapi arah berbeda-beda. Oleh karena itu kecepatan linear selalu berubah sehingga harus ada percepatan. Dari gambar di atas tampak bahwa arah percepatan selalu mengarah ke pusat lingkaran dan selalu tegak lurus dengan kecepatan linearnya. Percepatan yang selalu tegak lurus terhadap kecepatan linearnya dan mengarah ke pusat lingkaran ini disebut percepatan sentripetal.

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: