hukum newton pada bidang miring

HUKUM NEWTON PADA BIDANG MIRING

A. Permukaan bidang miring sangat licin (gesekan nol)

Terdapat tiga kondisi yang berbeda, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di

bawah. Pada gambar a, benda meluncur pada bidang miring yang licin (gaya gesekan =

0) tanpa ada gaya tarik. Jadi benda bergerak akibat adanya komponen gaya berat yang

sejajar bidang miring (w sin teta). Pada gambar b, benda meluncur pada bidang miring

yang licin (gaya gesekan = 0) akibat adanya gaya tarik (F) dan komponen gaya berat yang

sejajar bidang miring (w sin teta). Pada gambar c, benda bergerak akibat adanya

komponen gaya tarik yang sejajar permukaan bidang miring (F cos teta) dan komponen

gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin teta). Sekarang mari kita tinjau satu

persatu…..

Benda bergerak akibat adanya komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang

miring….

Berdasarkan hukum II Newton, percepatan gerak benda adalah :

By: Muhammad Sukma Rohim

Komponen gaya yang bekerja pada sumbu y (vertikal) adalah :

Pada gambar ini (gambar b), benda bergerak akibat adanya gaya tarik F dan komponen

gaya berat (w sin teta) yang sejajar permukaan bidang miring.



Komponen gaya yang bekerja pada sumbu y adalah :

Pada gambar ini (gambar c), benda bergerak akibat adanya komponen gaya tarik F yang

sejajar permukaan bidang miring (F cos teta) dan komponen gaya berat yang sejajar

permukaan bidang miring ((w sin teta).




B. Permukaan bidang miring kasar (ada gaya gesekan)

Pertama, benda bergerak pada bidang miring akibat adanya komponen gaya berat

yang sejajar permukaan bidang miring, sebagaimana tampak pada gambar di bawah.

Karena permukaan bidang miring kasar, maka terdapat gaya gesekan yang arahnya

berlawanan dengan arah gerakan benda….


Kedua, benda bergerak pada bidang miring akibat adanya gaya tarik (F) dan

komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring (w sin teta), sebagaimana

tampak pada gambar di bawah. Karena permukaan bidang miring kasar, maka terdapat

gaya gesekan (fg) yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan benda….




Ketiga, benda bergerak akibat adanya komponen gaya tarik yang sejajar permukaan

bidang miring (F cos teta) dan komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin

teta). Karena permukaan bidang miring kasar, maka terdapat gaya gesekan (fg) yang

arahnya berlawanan dengan arah gerakan benda….

….




Jangan dihafal ! dipahami wae, khususnya mengenai komponen gaya yang

bekerja pada benda… Kalo wekimu hafal, ngko cepat bingung kalo

gambarnya gurumuda balik… Kalo ga ngerti, silahkan bertanya melalui

kolom komentar di bawah….


HUKUM KEKALAN MEKANIK PADA BIDANG MIRING

Misalnya sebuah benda diletakan pada bidang miring sebagaimana tampak pada

gambar di atas. pada analisis ini kita menganggap permukaan bidang miring sangat licin

sehingga tidak ada gaya gesek yang menghambat gerakan benda. Kita juga mengabaikan

hambatan udara. Ini adalah model ideal.

Apabila benda kita letakan pada bagian paling atas bidang miring, ketika benda

belum dilepaskan, benda tersebut memiliki EP maksimum. Pada titik itu EK-nya = 0

karena benda masih diam. Total Energi Mekanik benda = Energi Potensial (EM = EP).

Perhatikan bahwa pada benda tersebut bekerja gaya berat yang besarnya adalah mg

cos teta. Ketika benda kita lepaskan, maka benda pasti meluncur ke bawah akibat tarikan


gaya berat. Ketika benda mulai bergerak meninggalkan posisi awalnya dan bergerak

menuju ke bawah, EP mulai berkurang dan EK mulai bertambah. EK bertambah karena

gerakan benda makin cepat akibat adanya percepatan gravitasi yang nilainya tetap yakni

g cos teta. Ketika benda tiba pada separuh lintasannya, jumlah EP telah berkurang

menjadi separuh, sedangkan EK bertambah setengahnya. Total Energi Mekanik = ½ EP +

½ EK.

Semakin ke bawah, jumlah EP makin berkurang sedangkan jumlah EK semakin

meningkat. Ketika tiba pada akhir lintasan (kedudukan akhir di mana h2 = 0), semua EP

berubah menjadi EK. Dengan kata lain, pada posisi akhir lintasan benda, EP = 0 dan EK

bernilai maksimum. Total Energi Mekanik = Energi Kinetik.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik (HKEM) pada Bidang Lengkung

Ketika benda berada pada bagian A dan benda masih dalam keadaan diam, Energi

Potensial benda maksimum, karena benda berada pada ketinggian maksimum (hmaks).

Pada benda tersebut bekerja gaya berat yang menariknya ke bawah. Ketika dilepaskan,

benda akan meleuncur ke bawah. Ketika mulai bergerak ke bawah, h semakin kecil


sehingga EP benda makin berkurang. Semakin ke bawah, kecepatan benda semakin

makin besar sehingga EK bertambah. Ketika berada pada posisi B, kecepatan benda

mencapai nilai maksimum, sehingga EK benda bernilai maksimum. Sebaliknya, EP = 0

karena h = 0. Karena kecepatan benda maksimum pada posisi ini, benda masih terus

bergerak ke atas menuju titik C. Semakin ke atas, EK benda semakin berkurang

sedangkan EP benda semakin bertambah. Ketika berada pada titik C, EP benda kembali

seperti semula (EP bernilai maksimum) dan posisi benda berhenti bergerak sehingga EK

= 0. Jumlah Energi Mekanik tetap sama sepanjang lintasan…

Hukum Kekekalan Energi Mekanik (HKEM) pada Bidang Lingkaran

< ![endif]-->

Salah satu contoh aplikasi Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada gerak melingkar

adalah gerakan Roller Coaster pada lintasan lingkaran vertikal sebagaimana tampak pada

gambar di atas. Kita menganggap bahwa Roler coaster bergerak hanya dengan bantuan

gaya gravitasi, sehingga agar bisa bergerak pada lintasan lingkaran vertikal, roler coaster

harus digiring sampai ketinggian h1. Kita mengunakan model ideal, di mana gaya

gesekan, baik gesekan udara maupun gesekan pada permukaan lintasan diabaikan. Pada

ketinggian titik A, Roller coaster memiliki EP maksimum sedangkan EK-nya nol, karena

roller coaster belum bergerak. Ketika tiba di titik B, Roller coaster memiliki laju

maksimum, sehingga pada posisi ini EK-nya bernilai maksimum. Karena pada titik B laju


Roller coaster maksimum maka ia terus bergerak ke titik C. Benda tidak berhenti pada

titik C tetapi sedang bergerak dengan laju tertentu, sehingga pada titik ini Roller coaster

masih memiliki sebagian EK. Sebagian Energi Kinetik telah berubah menjadi Energi

Potensial karena roller coaster berada pada ketinggian maksimum dari lintasan lingkaran.

Roller coaster terus bergerak kembali ke titik C. Pada titik C, semua Energi Kinetik

Roller coaster kembali bernilai maksimum, sedangkan EP-nya bernilai nol. Energi

Mekanik bernilai tetap sepanjang lintasan…. Karena kita menganggap bahwa tidak ada

gaya gesekan, maka Roller coaster akan terus bergerak lagi ke titik C dan seterusnya…

Hukum Kekekalan Energi Mekanik (HKEM) pada Gerak Satelit

Sebagaimana GuruMuda jelaskan sebelumnya, Energi Potensial tidak mempunyai

persamaan umum untuk semua jenis gerakan. Persamaan EK dapat digunakan untuk

semua jenis gerakan, sedangkan EP tidak. Pada pembahasan di atas, dirimu dapat melihat

perbedaan antara persamaan EP Gravitasi dan EP elastis. nah, Energi Potensial sebuah

benda yang berada pada jarak yang jauh dari permukaan bumi (tidak di dekat permukaan

bumi) juga memiliki persamaan yang berbeda. EP suatu benda yang berada pada jarak

yang jauh dari permukaan bumi dinyatakan dengan persamaan :

RE = jari-jari bumi dan r adalah jarak benda dari permukaan bumi. untuk gerakan satelit, r

adalah jari-jari orbit satelit. Ketika berada di dekat permukaan bumi, R dan r hampir sama

dengan dan Energi Potensial hampir sama dengan mgh. Ketika benda berada jauh dari

bumi, seperti satelit misalnya, maka EP-nya adalah mgh kali RE/r.

Kita tahu bahwa jari-jari orbit satelit selalu tetap jika diukur dari permukaan bumi.

Satelit memiliki EP karena ia berada pada pada jarak r dari permukaan bumi. EP bernilai


tetap selama satelit mengorbit bumi, karena jari-jari orbitnya tetap. Bagaimana dengan

EK satelit ? kita tahu bahwa satelit biasanya mengorbit bumi secara periodik. Jadi laju

tangensialnya selalu sama sepanjang lintasan. Dengan demikian, Energi Kinetik satelit

juga besarnya tetap sepanjang lintasan. Jadi selama mengorbit bumi, EP dan EK satelit

selalu tetap alias tidak berubah sepanjang lintasan. Energi total satelit yang mengorbit

bumi adalah jumlah energi potensial dan energi kinetiknya. Sepanjang orbitnya, besar

Energi Mekanik satelit selalu tetap.


hukum newton pada bidang miring

Technology