M E K A N I K A

T E K N I K

TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS GUNADARMA

2017

TIM FISIKA

Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang berhubungandengan perilaku benda yang menjadi subyek gaya atauperpindahan, dan efek selanjutnya pada bendatersebut dalam lingkungan mereka.

HUKUM NEWTON I

Hukum Pertama: Sebuah benda yang diam ataubergerak dengan kecepatan konstan akan tetapdiam atau tetap bergerak pada kecepatankonstan jika tidak ada resutan gaya yang bekerjapada benda tersebut

Inersia: sifat suatu benda untuk mempertahankan

keadaannya

Apa yang terjadi pada pengemudi jika mobil bergerak darikeadaan diam atau ketika tiba-tiba mengerem?

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

b. Pengemudi bergerak ke depan ketika terjadi pengereman. Benda yang bergerak cenderung untuk terus bergerak.

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

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.

Hukum Newton II

• Hukum Kedua: Ketika suatu resultan gayabekerja pada suatu benda percepatanProporsional terhadap gaya dan berbandingterbalik terhadap massanya.

Fa

m

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

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.

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, asumsipercepatan sama

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

Pertama kita mencaripercepatan a pesawat

Berat dan Masa

• Berat adalah gaya yang disebabkan olehgravitasi. Arah ke bawah dan bervariasipada lokasi yang berbeda..

• Masa adalah konstanta universal yang merupakan ukuran inersia tubuh

F = m a so that: W = mg and m =Wg

Contoh Masa dan Berat

Berapa masa dari 64 lb bloks?

W = mg

64 lb32 ft/s2

Berapa berat dari 10 kg balok ?

9.8 m/s2 W

m10 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

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 pernahberupa gaya – dan ini tidak berhubungan denganarah atau bervariasi karena gravitasi.

Seorang ahli kimia mungkindiminta menimbang suatubahan dengan berat 200 g. Juga kadang kita menemui10-kg beban sebagaimanaseperti 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

Kita gunakan kata dilakukan oleh dan terhadapuntuk mempelajari gaya aksi dan reaksi

Aksi

Reaksi Gaya aksi dilakukan oleh tanganterhadap batang

Gaya reaksi dilakukan oleh batangterhadap 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

Contoh: 60 kg atlit mendorong 10 kg skateboard, Jika diamenerima 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, dandiagram vektor

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

• Beri label semua komponen dan pilih arahyang positif.

Contoh Free-body Diagram

300 600

4 kg

A AB

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 danpilih arah gerakan sebagai arah positif.

• Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu :

SFx = m ax SFy = m ay

• Selesaikan besaran yang belum diketahui.

Contoh: Sebuah kereta dan kusir memiliki masa 120 kg. Berapa gayayang 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 indikasikanarah kanan sebagai nilai positif

x

+

SFy = 0; n - W = 0

Gaya normal n samadengan berat W

SFx = max; F = ma

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

F = 720 N

Diagram untuk kereta:

n

W

Fx

+

m = 120 kg

4. Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu

ay = 0

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