makalah fisika mekanika lengkap

7/23/2019 Makalah Fisika Mekanika Lengkap

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-mekanika-lengkap 1/16

Kata Pengantar

kami mengucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

kasih-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan Makalah/Karya Tulis Fisika ini tepat pada

waktunya. Tujuan disusunnya makalah fisika ini adalah seagai media inf!rmasi tentang

pengaplikasian/penerapan te!ri fisika yang telah dipelajari selama semester " ini. selain itu#

makalah ini juga disusun seagai tugas akhir dari Mata Kuliah Fisika Mekanika.

Makalah/Karya Tulis Fisika ini dapat terselesaikan tidak lepas karena antuan dan

dukungan dari eragai pihak yang memerikan sumangan aik erupa ide# materi

pemahasan dan juga antuan lainnya. $leh karena itu penyusun ingin mengucapkan terimakasih kepada%

&. 'r. 'rs. (idia Nursiyant! M.)c.# selaku d!sen mata kuliah Fisika Mekanika yang

telah mengajarkan kami anyak hal tentang Fisika Mekanika eserta c!nt!h

penerapan dan c!nt!h s!al serta pemahasannya.

*. Teman-teman se-angkatan yang telah memeri saran dan ide untuk memuat

Makalah/Karya Tulis Fisika ini.

'an semua pihak yang tidak dapat kami seutkan satu persatu# yang juga turut

memantu saya dalam menyelesaikan Makalah/Karya Tulis Fisika.

'iharapkan Makalah/Karya Tulis Fisika ini dapat memerikan gamaran tentang

seuah ilmu yang mengulas tentang Fisika Mekanika eserta c!nt!h pengaplikasiannya. Kami

sadar ahwa seagai se!rang mahasiswa# kami masih memiliki kekurangan dalam

menyelesaikan tugas ini aik secara teknis maupun materi. Mengingat hal terseut# kami

sangat mengharapkan kritik dan saran yang memangun dari para pemaca untuk

Makalah/Karya Tulis Fisika

)em!ga Makalah/Karya Tulis Fisika ini ermanfaat dan menjadisumangan pemikiran

agi pihak yang memutuhkannya.

+akarta# &, 'esemer *,&

enyusun



BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

'i aman atau era gl!alisasi ini# tekn!l!gi semakin ertamah canggih dengan pesat.

Mulai dari peralatan rumah tangga# transp!rtasi# alat k!munikasi# dan sistem keamanan atau

pertahanan negara# semuanya ertamah canggih dan efisien. semua ini tidak lepas dari

campur tangan ilmu pengetahuan pasti 0 Exact Knowladge1. 2!nt!h dari ilmu pengetahuan

pasti tereut salah satunya adalah Fisika# khususnya fisika mekanika.

3anyak hal yang dipelajari di dalam "lmu Fisika# dan di "lmu Fisika tidak hanya

sekedar te!ri# namun juga ada pengaplikasiannya di kehidupan sehari-hari. 2!nt!h hal yang

dipelajari dalam "lmu Fisika# khususnya dalam kuliah semester " ini antara lain%

- Mendeskripsikan 4erak 0Kinematika1

- 5ekt!r 0Kelanjutan dari Kinematika1

- 6ukum Newt!n 0Tentang 4aya/ force1

- 4rafitasi

- 7saha dan Energi 0work 1

- M!mentum 0tumukan1

hampir disetiap akti8itas yang kita lakukan di kehidupan ini pasti memiliki prinsip- prinsip fisika# seagai c!nt!hnya% transp!rtasi yang memiliki sistem pengereman 0break

system1. di Makalah/Karya Tulis Fisika yang kami susun terf!kus pada materi ini# yaitu

pengereman pada transp!rtasi darat# khususnya kereta api. huungan sistem pengereman

dengan "lmu Fisika adalah pada Kinematika dan 6ukum Newt!n 04aya/ force1.



1.2 Maksud dan Tujuan

enulisan Makalah/Karya Tulis Fisika ini dilakukan untuk memenuhi tujuan-tujuan yang

diharapkan dapat erguna agi perkemangan ilmu pengetahuan mahasiswa teknik mesindalam penerapan "lmu Fisika. )ecara terperinci# tujuan dari penelitian dan penulisan

Makalah/Karya Tulis Fisika ini adalah %

- 9gar mahasiswa dapat leih memahami te!ri yang ada dalam Fisika Mekanika#

khusunya dalam Kinematika dan 4aya 4esek pada system pengereman kereta api.

- 9gar mahasiswa dapat memahami pengaplikasian te!ri-te!ri fisika mekanika

semester " ini.

- 9gar mahasiswa leih menamah wawasannya di dunia "TEK 0"lmu engetahuandan Tekn!l!gi1.



BAB II

LANDASAN TEOI

2.1 Te!r" Dasar

A. Se#utar K"ne$at"ka Se%ara Mendasar

K"ne$at"ka adala& ilmu yang mempelajari agaimana gerak dapat terjadi tanpa

memperdulikan penyea terjadinya gerak terseut. )edangkan d"na$"ka adala& ilmu

yang mempelajari gerak dengan menganalisis seluruh penyea yang menyeakan

terjadinya gerak terseut. )eperti apa yang menyeakan seuah ulu ayam jatuh tidak ersamaan dengan kertas yang diremas. adahal menurut 4alile! semua enda akan jatuh

ersamaan jika dijatuhkan dari ketinggian yang sama.

B. 'erak Lurus

4erak lurus adalah gerakan suatu enda/!yek yang lintasannya erupa garis lurus

0tidak erel!k-el!k1. 'apat pula jenis gerak ini diseut seagai suatu translasi

eraturan. ada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang esarnya sama.)eperti gerak kereta api di rel yang lurus.

1. P!s"s"

P!s"s" atau kedudukan adala& suatu k!ndisi 8ekt!r yang merepresentasikan

keeradaan satu titik terhadap titik lainnya yang isa dijaarkan dengan k!!rdinat

kartesius# dengan titik 0,#,1 adalah titik yang selain dua titik terseut namun masih

erk!lerasi atau salah satu dari dua titik terseut.

2. (arak dan Per#"nda&an

+arak adalah panjang lintasan sesungguhnya yang ditempuh !leh suatu enda dalam

waktu tertentu mulai dari p!sisi awal dan selesai pada p!sisi akhir. +arak merupakan

esaran skalar karena tidak ergantung pada arah. $leh karena itu# jarak selalu ernilai

p!sitif. 3esaran jarak adalah :s;.



Per#"nda&an adala& peruahan p!sisi atau kedudukan suatu enda dari keadaan awal

ke keadaan akhirnya. erpindahan merupakan esaran 8ekt!r0untuk leih jelasnya# simak

gamar di awah1. erpindahan hanya mempers!alkan jarak antar kedudukan awal dan

akhir suatu !jek. 3esaran perpindahan adalah :d;. 7ntuk mengetahui peredaan antara

jarak dan perpindahan# mari kita simak gamar diawah ini%

6eri dan 'ita setiap pagi erangkat sek!lah ersama-sama. 6eri menempuh jarak <,, m#

yaitu menempuh =,, m dari rumahnya menuju rumah 'ita dan menempuh lagi >,, m

dari rumah 'ita menuju sek!lah. Namun# perpindahan 6eri sejauh ,, m dari rumahnya

menuju sek!lah.

). Kelajuan dan Ke%e#atan

Kelajuan adalah esarnya kecepatan suatu !jek. Kelajuan tidak memiliki arah

sehingga termasuk esaran skalar. ?umus kelajuan adalah seagai erikut%

Keterangan*

8 @ kelajuan rata-rata 0m/s1s @ jarak 0m1t @ waktu tempuh 0s1



)atuan diatas menggunakan )". )edangkan jika anda ingin menggunakan satuan km/h.

Maka ruah saja satuan jarak menjadi :k; dan waktu tempuh menjadi :h;.

Ke%e#atan adala& esaran 8ekt!r yang menunjukkan seerapa cepat enda

erpindah. Kecepatan juga isa erarti kelajuan yang mempunyai arah. Misal seuah

m!il ergerak ke timur dengan kecepatan A, km/jam. ?umus kecepatan tidak jauh

ereda dengan rumus kelajuan ahkan isa dikatakan sama. ?umusnya adalah seagai

erikut%

Keterangan*

8 @ kecepatan rata-rata 0m/s1s @ perpindahan 0m1t @ selang waktu 0s1

+. 'erak Lurus Beraturan

4erak lurus eraturan 04B31 adalah gerak yang lintasannya lurus dan kecepatannya

tetap. 2ara menghitung jarak dari suatu gerak eraturan. Yaitu dengan mengalikan

kecepatan0m/s1 dengan selang waktu0s1.

Keterangan*

8 @ kecepatan rata-rata 0m/s1s @ perpindahan 0m1t @ selang waktu 0s1

,. 'erak Lurus Beru-a& Beraturan

4erak lurus eruah eraturan 04B331 adalah gerak yang lintasannya lurus dan

kecepatannya eruah secara eraturan/erp!la. 9da dua kemungkinan 4B33# yaitu

4B33 dipercepat dan 4B33 diperlamat. ?umus 4B33 dituliskan seagai erikut.

http://hedisasrawan.blogspot.com/2012/08/gerak-lurus-berubah-beraturan-glbb.html




Keterangan*

8t @ kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sek!n 0m/s18, @ kecepatan awal 0m/s1a @ percepatan 0m/s*1t @ selang waktu 0s1

s @ jarak tempuh 0m1

)elain itu# anda juga isa menghitung jarak tempuh yang dialami enda yang ergerak

lurus eruah eraturan dengan rumus luas matematika. )elengkapnya aca artikel Materi

elajaran tentang 4erak Burus 3eruah 3eraturan.

Per%e#atan adala& peruahan kecepatan dalam satuan waktu tertentu. ercepatan

termasuk esaran 8ekt!r. )atuan )" percepatan adalah m/s*. ercepatan isa ernilai

p!sitif dan negatif. 3ila nilai percepatan p!sitif# hal ini menunjukkan ahwa kecepatan enda yang mengalami percepatan p!sitif ini ertamah 0dipercepat1. )edangkan ila

negatif# hal ini erarti kecepatannya menurun 0diperlamat1. +ika gerak suatu enda lurus

dan kecepatannya tidak eruah# maka resultan percepatannya adalah ,. ?umus

percepatan adalah seagai erikut.

Keterangan*

a @ percepatan rata-rata 0m/s*1@ peruahan kecepatan 0m/s1@ selang waktu 0s1

. 'LBB dala$ Ke&"du#an

&. 4erak +atuh 3eas

'erak jatu& -e-as adala& gerak seuah !jek yang jatuh dari ketinggian tanpa

kecepatan awal yang dipengaruhi !leh gaya gra8itasi. 3enda-enda yang jatuh eas diruang hampa mendapat percepatan yang sama. 3enda-enda terseut jika di kenyataan

http://hedisasrawan.blogspot.com/search/label/Materi%20Pelajaran









mungkin diseakan karena gaya gesek dengan udara. ?umus-rumus gerak jatuh eas

adalah seagai erikut.

Keterangan*

8t @ kecepatan saat t sek!n 0m/s1g @ percepatan gra8itasi umi 0C#D m/s*1h @ jarak yang ditempuh enda 0m1

t @ selang waktu 0s1

*. 4erak 5ertikal ke 3awah

4erak 5ertikal ke awah adalah gerak suatu enda yang dilemparkan 8ertikal ke

awah dengan kecepatan awal dan dipengaruhi !leh percepatan. ?umus-rumus gerak

8ertikal ke awah adalah seagai erikut.

Keterangan*

h @ jarak/perpindahan 0m18, @ kecepatan awal 0m/s1

8t @ kecepatan setelah t 0m/s1g @ percepatan gra8itasi 0C#D m/s*1t @ selang waktu 0s1

=. 4erak 5ertikal ke 9tas



'erak /ert"kal ke atas adala& gerak suatu enda yang dilempar 8ertikal ke atas

dengan kecepatan awal tertentu 08,1 dan percepatan g saat kemali turun. ?umus gerak

8ertikal ke atas adalah seagai erikut.

'i titik tertinggi enda# kecepatan enda adalah n!l. ersamaan yang erlaku di titik

tertinggi adalah seagai erikut.

Keterangan*

tnaik @ selang waktu dari titik pelemparn hingga mencapai titik tertinggi 0s18, @ kecepatan awal 0m/s1g @ percepatan gra8itasi 0C#D m/s*1hmaks @ jarak yang ditempuh hingga titik tertinggi 0m1

)aat mulai turun# persamaannya sama seperti gerak jatuh eas. ?umusnya adalah%

+adi# dapat disimpulkan ahwa waktu saat naik sama dengan waktu saat turun.

'. )eputar 4aya 4esek 0 friction1

. 'a0a gesek adala& gaya yang melawan gerak enda pada suatu permukaan. 4aya

gesek terjadi akiat adanya pergerakan enda-enda yang saling ersentuhan. 4aya gesek

terseut ekerja pada permukaan enda-enda yang ersentuhan dengan arah erlawanan.

9da kalanya gaya gesek egitu esar sehingga enda yang ergerak segera erhenti. 9dakalanya pula gaya gesek yang terjadi tidak esar sehingga enda masih sempat ergerak

jauh seelum erhenti. 3erdasarkan pengertian tadi# maka dapat diartikan ahwa gaya



gesek adalah gaya yang menahan gerak enda agar enda itu dapat erhenti ergerak.

3esar dan kecilnya gaya gesek ergantung pada kekasaran permukaan kedua enda yang

ergesekan. )emakin kasar suatu permukaan# semakin esar gaya geseknya dan semakin

sulit enda ergerak di atas permukaan terseut. )ealiknya# semakin halus permukaan#

semakin kecil gaya geseknya dan semakin mudah enda untuk ergerak di atasnya.

3erikut > c!nt!h kemungkinan yang terjadi pada enda yang ergerak di atas permukaan

idang tertentu.

3enda yang memiliki permukaan kasar ergerak pada permukaan yang kasar#

c!nt!hnya mend!r!ng al!k di atas karpet.

3enda yang memiliki permukaan kasar ergerak pada permukaan yang halus#

c!nt!hnya an sepeda yang ergerak di atas lantai keramik.

3enda yang memiliki permukaan halus ergerak pada permukaan yang kasar#

c!nt!hnya es al!k yang ergerak sesaat setelah did!r!ng di atas jalan yang

erkerikil.

3enda yang memiliki permukaan halus ergerak pada permukaan yang halus#

c!nt!hnya gelas yang menggelinding di atas kaca.

4aya gesek memiliki sifat-sifat seagai erikut%

9rah gaya gesek selalu erlawanan arah dengan gaya luar yang menggerakkan

enda sehingga gaya gesek ersifat menghamat gerak enda. +adi# jika arah gaya

luar ke kiri# arah gaya gesek ke kanan. )ealiknya. jika gaya luar ke kanan# arah

gaya gesek ke kiri.

4aya gesek tidak mampu menggerakkan enda.

3esar gaya gesek ergantung pada kekasaran permukaan dua enda yang ergesekan.

4aya gesekan dapat diedakan menjadi dua# yaitu gaya gesekan statis dan gaya

gesekan kinetis. 4aya gesekan statis adalah gaya gesek yang ekerja pada enda selama

enda terseut masih diam. )edangkan# gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang

ekerja pada saat enda dalam keadaan ergerak. 4aya ini termasuk gaya disipatif yaitu

gaya dengan usaha yang dilakukan akan eruah menjadi kal!r.



2!nt!h 4aya 4esek

2!nt!h gaya gesek dapat ditemukan pada enda yang ergerak# tidak hanya enda

yang ergerak di darat# tetapi juga di udara dan air. 4esekan di permukaan air terjadi pada

urung yang mendarat di permukaan air. 3urung yang mendarat akan mengemangkan

kakinya sehingga menghasilkan gesekan dengan air dan menyeakan urung itu erhenti. 4esekan di udara terjadi pada !lahraga terjun payung. Ketika parasut memuka#

parasut akan mengemang mementuk payung. arasut yang erentuk payung

menghasilkan gaya gesek yang esar terhadap udara. 4aya gesek yang terjadi erlawanan

dengan gaya gra8itasi yang menarik parasut ke awah.

2!nt!h gaya gesek lainnya antara lain seagai erikut%

•

4aya gesek antara s!l sepatu dengan lantai.• 4aya gesek antara an kendaraan dengan aspal.

• 4aya gesek antara gear dalam mesin kendaraan.

• 4aya gesek antara papan sky dengan salju.

• 4aya gesek pada pengereman kendaraan.

BAB III

ANALISA DATA

).1 ara Kerja e$ Pada Kereta A#"

http://www.ilmusiana.com/2015/08/gaya-gesek-pengertian-dan-contoh.html




)istem keamanan paling menentukan pada seuah kereta tentulah rem. )ejak tahun

&C,,# semua kereta rel arang 9merika telah menggunakan rem angin !t!matis# suatu

sistem k!mpleks pipa# k!mpres!r# katup# dan penggandeng yang akan memerhentikan

seuah rangkaian sepanjang &, ger!ng dengan aman.

)ejak penemuannya pada tahun &D<*# hampir tiap agian dari sistem rem angin

!t!matis telah mengalami peraikan# tetapi prinsip kerja p!k!knya tetap tak eruah#

yakni udara termapatkan mend!r!ng seuah pist!n# yang menekankan sepatu rem pada

r!da kereta. 4esekan yang timul menghentikan kereta. )istem ini diseut !t!matis#

karena remnya ekerja secara !t!matis kapan saja ada sela pada udara di dalam pipa. ?em

angin m!del sekarang ahkan dapat merasakan apakah keretanya k!s!ng atau sarat

muatan dan melakukan pengereman dengan kekuatan yang disesuaikan dengan

keutuhan.

Kereta listrik k!muter menggunakan jenis rem lain yang menggunakan resistan

elektr!magnetik# ukan gesekan# untuk menghentikan gerak r!da. ?em ini dapat

menghentikan kereta k!muter yang agak ringan dengan ceat dan halus# tetai tidak akan

mampu menghentikan kereta arang yang erat atau kereta pengumpang yang ditarik

l!k!m!tif.

3erikut eerapa jenis rem pada kereta eserta cara kerjanya%

A. e$ Ang"n Ot!$at"s

3ila masinis kereta mengaktifkan katup rem# udara yang dimampatkan ergerak dari

pipa rem# masuk katup kendali dan terus ke silinder rem. Tekanan udara dalam silinder

rem menggerakkan tuas yang menekankan sepatu rem ke r!da kereta kuat-kuat.

Melekpaskan katup rem menyeakan tekanan udara lepas dari silinder rem dan sepaturem pun menjauhi r!da.

Katup kendali itu juga memicu rem secara !t!matis apaila seuah ger!ng terlepas

dari agian kereta lainnya. )euah taung tamahan menyimpan cadangan udara

termampatkan yang akan digunakan dalam keadaan darurat.

B. e$ Ang"n L"str"k



Kereta penumpang menggunakan sirkuit kendali elektr!nik untuk mengatur esar

tekanan udara pada silinder rem. engereman dengan sistem ini leih halus daripada

pengereman dengan rem angin !t!matis.

. e$ Elektr!$agnet"k

?em pada kereta listrik k!muter menggunakan resisten magnetik# ukan gesekan#

untuk mengendalikan pengereman yang mantap pada segala kecepatan. Mematikan daya

ke m!t!r listrik penggerak# menghasilkan suatu medang magneet yang melawan putaran

r!da kereta. )emakin lama matinya daya itu# semakin kuat aksi pengeremannya.

).2 Hu-ungan Pengere$an Kereta A#" Dengan K"ne$at"ka dan 'a0a 'esek friction

6uungan antara sistem pengereman kereta api dengan "lmu Fisika Mekanika#

khususnya dengan Kinematika dan 4aya 4esek 0 friction1 sangatlah erat. Mengapa egitu

Karena# kereta api pastilah memiliki kecepatan ketika ia ergerak di atas rel 0railway1# dan

kereta api pun juga pasti memutuhkan waktu erhenti di setiap stasiun# dan kecepatan dapat

diketahui apaila sudah diketahui jarak dan waktu tempuh dari kereta api terseut# egitupun

disaat kereta api akan erhenti di setiap stasiun# pasti diutuhkan gaya gesek pada saat

pengeremannya agar dapat menghentikan pergerakan 0kinematika1 kereta terseut# sehingga

kecepatannya pun erkurang karena terjadi perlamatan 0-a1 dan dapat erhenti pada tiapstasiun.

Berikut adalah contoh penerapannya:

)euah kereta api yang memiliki = rangkaian erjalan menuruni ukit landai mendekatiseuah stasiun dan akan erhenti dengan kecepatan &* m/s # massa masing-masing rangkaianadalah =,,, kg# >,,, kg# dan ,,, kg. 'iketahui sudut kemiringan dari ukit yang dilewatiseesar =,G# dan k!efisien gesek ketiga rangkaian terseut adalah &/ H=# &/&, H=# dan &/D H=.

2arilah%

a. ercepatan kereta dan arahnya

. +arak pada saat waktu &, sek!n

emahasan%

a. a= ?

kita dapat menggunakan rumus/f!rmula%



IF@ Im. a

0m&.g-Jk &.m&.g1 0m*.g-Jk *.m*.g1 0m=.g-Jk =. m=.g1 @ 0m&m*m=1 . a

0=,,,.&,-&/ H=.=,,,.&,1 0>,,,.&,-&/&, H=.>,,,.&,1 0,,,.&,-&/D H=.,,,.&,1

@ 0=,,,>,,,,,,1kg . a

0&CA,<#<1 0==,<&#D1 0=C&<>#<1@ &*,,,kg. a

C&D>#* / &*,,,@ a

345 $6s2 7 a dengan ara& ke -a8a& $enurun" -uk"t

b. Jarak (s) pada t= 10 menit (10.60 sekon= 600 sekon)

Kita dapat menggunakan f!rmula/rumus%

s@ 8, . t L a . t*

s@ &*m/s . A,, sek!n L <#Am/s* . A,,* sek!n

s @ <*,, L =D,

s@ AD*, meter

s75429 . 1:;) k$

BAB I<

KESIMPULAN



)etelah kita mempelajari te!ri-te!ri yang cukup anyak di Fisika Mekanika# kita dapat

menemukan anyak hal yang seenarnya wujud dari pengaplikasian Fisika Mekanika itu

sendiri# ahkan hampir di setiap alat atau enda yang ada dikehidupan sehari-hari memiliki

prinsip-prinsi dari "lmu Fisika Mekanika# dan salah satunya pada pengereman kereta api

seagai transp!rtasi yang anyak digunakan masyarakat luas yang memang terukti terdapat prinsip atau kerja dari Fisika Mekanika# khususnya Kinematika 0gerak enda1 dan 4aya

4esek 0 friction1.

Da=tar Pustaka

&. http%//www.ilmusiana.c!m/*,&/,D/gaya-gesek-pengertian-dan-c!nt!h.html





*. http%//hedisasrawan.l!gsp!t.c!.id/*,&*/,D/kinematika-gerak-8ersi-lengkap.html

=. http%//nati!nalge!graphic.c!.id/erita/*,&/,</cara-kerja-rem-pada-kereta

http://hedisasrawan.blogspot.co.id/2012/08/kinematika-gerak-versi-lengkap.html

http://hedisasrawan.blogspot.co.id/2012/08/kinematika-gerak-versi-lengkap.html

makalah fisika mekanika lengkap

Documents