9/17/2012

1

M E K A N I K A

MEKANIKA

Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang berhubungan dengan perilaku

benda yang menjadi subyek gaya atau perpindahan, dan efek selanjutnya

pada benda tersebut dalam lingkungan mereka.

9/17/2012

2

HUKUM NEWTON

9/17/2012

3

HUKUM NEWTON I

Hukum Pertama: Sebuah benda yang diam atau bergerak dengan

kecepatan konstan akan tetap diam atau tetap bergerak pada

kecepatan konstan jika tidak ada resutan gaya yang bekerja pada

benda tersebut

Inersia: sifat suatu benda untuk mempertahankan

keadaannya

Apa yang terjadi pada pengemudi jika

mobil bergerak dari keadaan diam atau

ketika tiba-tiba mengerem?

a.Pengemudi terdorong ke belakang. Benda yang diam cenderung tetap

diam

b.Pengemudi bergerak ke depan ketika terjadi pengereman. Benda yang

bergerak cenderung untuk terus bergerak.

9/17/2012

4

CONTOH KEHIDUPAN NYATA

Jika benda bergerak cenderung tetap bergerak, benda kenapa tidak bergerak terus bergerak selamanya?

Benda tidak terus bergerak selamanya karena hampir selalu ada

gaya tidak seimbang yang bekerja

Ada gesekan

9/17/2012

5

Tipe-tipe Gesekan

• Sliding friction: ice skating

• Rolling friction: bowling

• Fluid friction (air or liquid): air or water resistance

• Static friction: initial friction when moving an

Di luar angkasa, jauh dari gravitasi dan

setiap sumber gesekan, sebuah roket

diluncurkan dengan kecepatan dan arah

tertentu akan terus dalam arah yang sama

dan pada kecepatan yang sama

selamanya.

9/17/2012

6

Hukum Newton II

• Hukum Kedua: Ketika suatu resultan gaya bekerja pada

suatu benda percepatan Proporsional terhadap gaya

dan berbanding terbalik terhadap massanya.

Fa

m

Percepatan: 2 m/s2 Percepatan: 4 m/s2

9/17/2012

7

F F

a

a/2

Apa kata F = m a ?

Sesuatu yang sangat besar (massa yang

tinggi) yang mengubah kecepatan sangat

lambat (akselerasi rendah), seperti gletser,

masih bisa memiliki kekuatan besar.

Sesuatu yang sangat kecil (massa rendah)

yang mengubah kecepatan sangat cepat

(akselerasi tinggi), seperti peluru, masih bisa

memiliki kekuatan besar.

9/17/2012

8

Contoh 1. Sebuah gaya 4.2 x 104 N bekerja pada sebuah pesawat yang memiliki masa 3.2 x 104 kg selama takeoff. Berapa gaya pada pilot pesawat dengan BB 75-kg?

F = 4.2 x 104 N

m = 3.2 x 104 kg

+ F = ma

4

4

4.2 x 10 N

3.2 x 10 kg

Fa

m a = 1.31 m/s2

Untuk mendapatkan F pada 78-kg pilot, asumsi percepatan sama

F = ma = (75 kg)(1.31 m/s2); F = 98.4 N

Pertama kita mencari

percepatan a pesawat

Berat dan Masa

• Berat adalah gaya yang disebabkan oleh gravitasi. Arah ke bawah

dan bervariasi pada lokasi yang berbeda..

• Masa adalah konstanta universal yang merupakan ukuran inersia

tubuh

F = m a sehingga W = mg dan m = W g

9/17/2012

9

Contoh Masa dan Berat

Berapa masa dari 64 lb bloks?

W = mg

64 lb 32 ft/s2

Berapa berat dari 10 kg balok ?

9.8 m/s2 W

m 10 kg W = mg = (10 kg)(9.8 m/s2)

W = 98 N

2

64 lb

32 ft/2 s s

slugm

Masa konstan, Berat bervariasi.

98 N 9.8 m/s2

28 N 2.8 m/s2

96 lb 32 ft/s2

24 lb 8 ft/s2

Masa = 10 kg Masa = 3 slugs

9/17/2012

10

Ketidakkonsistenan Penggunaan

Sering satuan metrik dipakai secara tidak konsisten. Masa dalam

kg sering dipergunakan sebagai berat (N). Kadang-kadang disebut

kg gaya.

Kilogram adalah suatu masa – tidak pernah berupa gaya –

dan ini tidak berhubungan dengan arah atau bervariasi

karena gravitasi.

Seorang ahli kimia mungkin diminta

menimbang suatu bahan dengan

berat 200 g.

Juga kadang kita menemui 10-kg

beban sebagaimana seperti berat.

F

10 kg

Hukum Newton III

Gaya aksi dan reaksi antara benda yang berhubungan mempunyai

besar dan garis aksi yang sama dan berlawanan arah

http://www.allstar.fiu.edu/aero/rocket1a.htm

9/17/2012

11

Kita gunakan kata dilakukan oleh dan terhadap untuk mempelajari gaya

aksi dan reaksi

Aksi

Reaksi Gaya aksi dilakukan oleh tangan terhadap

batang

Gaya reaksi dilakukan oleh batang

terhadap tangan

Hukum Newton III pada alam

Seekor ikan menggunakan sirip

untuk mendorong air ke belakang.

Air bereaksi dengan mendorong

ikan ke depan

Besarnya gaya pada air sama

dengan besarnya gaya pada ikan,

arah berlawanan

9/17/2012

12

Contoh: 60 kg atlit mendorong 10 kg skateboard, Jika dia menerima percepatan 4 m/s2, berapakan percepatan skateboard?

Gaya pelari = -(Gaya papan seluncur)

mr ar = -mb ab

(60 kg)(4 m/s2) = -(10 kg) ab

a = - 24 m/s2

Gaya Pelari

Gaya Papan

2(60 kg)(4 m/s)24 m/s

-(10 kg)a

Review Free-body Diagrams: • Baca permasalahan; gambarkan dan beri label

• Buatlah diagram gaya pada setiap obyek, dan diagram vektor

• Nyatakan dalam persegi empat dan beri label komponen x dan y

• Beri label semua komponen dan pilih arah yang positif.

9/17/2012

13

Contoh Free-body Diagram

300 600

4 kg

A A B

B

W = mg

300 600

Bx

By

Ax

Ay

1. Sketsa gambar dan label

2. Gambarkan dan label diagram vektor gaya.

3. Nyatakan dalam pesegi empat dan beri label komponen x dan y

Aplikasi Hukum Newton II

• Baca, gambarkan dan beri label permasalahan.

• Gambar free-body diagram untuk setiap body.

• Pilih sumbu x atau y sepanjang gerakan dan pilih arah gerakan sebagai arah positif.

• Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu :

SFx = m ax SFy = m ay

• Selesaikan besaran yang belum diketahui.

9/17/2012

14

Contoh: Sebuah kereta dan kusir memiliki masa 120 kg. Berapa gaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan percepatan 6 m/s2 jika gesekan di abaikan?

1. Baca permasalahan dan gambar sketsanya.

2. Gambar diagram vektor gaya dan beri label.

Diagram untuk kereta:

n

W

F

3. Pilih sumbu x sepanjang gerakan dan indikasikan arah kanan

sebagai nilai positif

x

+

SFy = 0; n - W = 0

Gaya normal n sama dengan

berat W

SFx = max; F = ma

F = (120 kg)(6 m/s2)

F = 720 N

Diagram untuk kereta:

n

W

F x

+

m = 120 kg

4. Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu

ay = 0

9/17/2012

15

Hukum Gravitasi Newton

• Dua partikel dengan massa m1 dan m2 akan saling tarik menarik secara

proporsional terhadap massanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat

jaraknya

F = G 𝒎𝟏𝒎𝟐

𝒅𝟐

d = jarak antara 2 partikel

G = konstanta gravitasi

9/17/2012

16

Medan Gravitasi