Penerapan Hukum Newton

Pengertian Kesetimbangan

Suatu benda dikatakan setimbang jika dia dalam keadaan diam, diamakan

sebagai kesetimbangan statis. Sedangkan jika suatu benda bergerak dalam

kecepatan kostan, dinamakan sebagai kesetimbangan dinamis.

Konsep kesetimbangan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari,

sebagai contoh : struktur jembatan, struktur gedung. Dengan

mempertimbangkan gaya-gaya yang bekerja, sehingga struktur tersebut

tidak ambruk atau patah karena beban.

Keseimbangan benda titik

Untuk benda titik dianggap sama dengan sebuah partikel, yaitu mempunyai

massa dan bergerak secara translasi dan tidak bergerak secara rotasi.

Misal ada beberapa partikel dengan massa :

dan masing-masing partikel mempunyai posisi

sendiri-sendiri yaitu :

Sehingga total massanya adalah :

Pusat Massa

adalah sebuah titik pada benda tersebut

dimana massa semua penyusunnya dianggap

terpusat pada satu titik.

Sebagai contoh :

Ada 2 buah partikel dengan massa m1 dan m2 berada pada koordinat

kartesian searah sumbu x, dengan jarak m1 terhadap sumbu koordinat

pada x1 dan m2 pada x2. Maka pusat massa dari kedua partikel tersebuta

adalah :

pusat massa = PM, karena berada pada

sumbu x, maka bisa ditulis xPM.

Jika m1 = m2 = m, maka :

Jika partikel banyak, dan berada pada koordinat kartesian x, y dan z, maka:

Titik Berat

adalah suatu titik benda tersebut (atau disekitar benda tersebut) dimana

berat semua bagian dianggap terpusat pada titik tersebut.

Jika benda berada pada ruang dimensi 2, yaitu x dan y, maka :

Koordinat titik berat pada sumbu x :

Koordinat titik berat pada sumbu y :

Dengan : x adalah titik tengah pada sumbu x dan y adalah titik tengah

pada sumbu y dan A adalah luas dari benda tersebut.

Contoh 1 :

Contoh 2:

Contoh 3:

Pusat Massa Benda Kontinu

Gaya bergantung pada waktu (Impuls)

Pada bab sebelumnya sudah di bahas tentang hukum II newton dan

momentum dimana :

Momentum (p) adalah besaran perkalian massa dengan kecepatan.

Dan untuk hukum II newton adalah atau atau

Peristiwa tumbukan biasanya dalam waktu yang sangat singkat, akibat

persamaan di atas bahwa perubahan momentum yang kecil sekalipun

dapat menghasilkan gaya yang luar biasa besarnya. Akibatnya peristiwa

tumbukan dapat mengakibatkan kerusakan.

Peristiwa tumbukan biasanya dalam waktu yang sangat pendek, dengan Δt

kurang dari 1 (satu) detik. Jika digambarkan kebergantungan F terhadap

tmemilik pola seperti gambar di bawah :

Perkalian antara F dan Δt adalah luas di bawah kurva, karena peristiwa

tumbukan berlangsung dengan waktu sangat pendek, maka perkalian antara

gaya F dengan waktu yang relatif pendek disebut dengan Impuls.

Contoh :

Gaya bergantung pada posisi (Gaya Gravitasi)

Gaya bergantung pada kecepatan (Gaya Stokes)

Penjabaran persamaan viskositas stokes

Gaya stokes tau gaya penghambat karena adanya

kekentalan cairan.

Dengan :

Fs = gaya stokes

η = koefisien kekentalan

r = jari-jari bola

v = kecepatan relatif bola

Jika bola jatuh secara vertikal, maka pada bola bekerja gaya berat :

Dengan :

w = gaya berat bola

ρb = rapat massa bola

g = percepatan gravitasi

Selain itu juga bekerja gaya archimedes :

atau

Dengan :

FA = Gaya archimedes

ρf = rapat massa fluida

V = volume fulida

g = percepatan gravitasi

Dari gambar disamping didapatkan bahwa :

Atau menjadi :

Dengan :