FISIKA DASAR AREAS (Negara Community)

MAGNET

2009-05-22T02:55:00.000-07:00

PENGGOLONGAN BENDA BERDASARKAN SIFAT MAGNETNYA.

Berdasarkan sifat magnetnya benda dibagi menjadi 2 macam yaitu ferromagnetik (benda yang dapat diterik kuat oleh magnet), parramagnetik (denda yang dapat ditarik magnet dengan lemah) dan diamagnetik (benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet).
Contoh ferromagnetik adalah besi, baja, nikel dan kobalt.
Contoh parramagnetik adalah platina dan aluminium.
Contoh diamagnetik adalah seng, dan bismut.

Setiap magnet mempunyai sifat (ciri) sebagai berikut :
(1) dapat menarik benda logam tertentu.
(2) gaya tarik terbesar berada di kutubnya.
(3) selalu menunjukkan arah utara dan selatan bila digantung bebas.
(4) memiliki dua kutub.
(5) tarik menarik bila tak sejenis.
(6) tolak menolak bila sejenis.

MEDAN MAGNET

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

KUAT MEDAN MAGNET (H)

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet

dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam N/A.m atau dalam weber/m2.

HUKUM COULOMB

Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya

Keterangan:

F = gaya tarik-menarik/gaya tolak-menolak dalam newton

R = jarak dalam meter

m1 dan m2 = kuat kutub medan magnet dalam Ampere-meter

µ0 = permeabilitas hampa

GARIS GAYA MAGNET

Garis gaya magnet adalah lintasan kutub utara dalam medan magnet atau garis yang bentuknya demikian hingga kuat medan di tiap titik dinyatakan oleh garis singgungnya. Garis-garis gaya keluar dari kutub-kutub dan masuk ke kutub selatan.

RAPAT GARIS GAYA MAGNET/FLUX DENSITY (B)

Flux density adalah jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan. Flux density dapat dirumuskan sebagai berikut

LISTRIK DINAMIS

2009-05-22T02:54:00.000-07:00

ARUS SEARAH (D.C.)

Arus searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja (tidak berubah dari positif kenegatif, atau sebaliknya).

ARUS LISTRIK

Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu. Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron).

KUAT ARUS LISTRIK (I)
adalah jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor tiap satuan waktu.

I = Q/t = n e v A Q = muatan listrik
n = jumlah elektron/volume
v = kecepatan elektron

Hambatan Jenis dan Hambatan Listrik

r = E/J R = r L/A

r = hambatan jenis (ohm.m)
E = medan listrik
J = rapat arus
R = hambatan (ohm)
L = panjang konduktor (m)

HUBUNGAN HAMBATAN JENIS DAN HAMBATAN DENGAN SUHU

rt = ro(1 + a Dt)

Rt = Ro(1 + a Dt)

rt, Rt = hambatan jenis dan hambatan pada t°C
ro, Ro = hambatan jenis dan hambatan awal
a = konstanta bahan konduktor ( °C-1 )
Dt = selisih suhu (°C )

HUKUM OHM

Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor
I = V / R

HUKUM OHM UNTUK RANGKAIAN TERTUTUP

I = n E
R + n rd I = n
R + rd/p

n = banyak elemen yang disusun seri
E = ggl (volt)
rd = hambatan dalam elemen
R = hambatan luar
p = banyaknya elemen yang disusun paralel

RANGKAIAN HAMBATAN DISUSUN SERI DAN PARALEL

SERI

R = R1 + R2 + R3 + ...
V = V1 + V2 + V3 + ...
I = I1 = I2 = I3 = ...

PARALEL

1 = 1 + 1 + 1
R R1 R2 R3

V = V1 = V2 = V3 = ...
I = I1 + I2 + I3 + ...

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

ENERGI LISTRIK (W)
adalah energi yang dipakai (terserap) oleh hambatan R.

W = V I t = V²t/R = I²Rt

Joule = Watt.detik
KWH = Kilo.Watt.jam

DAYA LISTRIK (P) adalah energi listrik yang terpakai setiap detik.

P = W/t = V I = V²/R = I²R

RANGKAIN LISTRIK

HUKUM KIRCHOFF I : jumlah arus menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.

S Iin = Iout

HUKUM KIRCHOFF II : dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (e) dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.

Se = S IR = 0

Dalam menyelesaian soal rangkaian listrik, perlu diperhatikan :

1. Hambatan R yang dialiri arus listrik. Hambatan R diabaikan jika tidak
dilalui arus listrik.

2. Hambatan R umumnya tetap, sehingga lebih cepat menggunakan
rumus yang berhubungan dengan hambatan R tersebut.

3. Rumus yang sering digunakan: hukum Ohm, hukum Kirchoff, sifat
rangkaian, energi dan daya listrik.

KAPASITOR

2009-05-22T02:50:00.000-07:00

PENGERTIAN KAPASITOR

Kapasitor (kondensator) dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf ‘C’ adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9×1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.

Struktur sebuah kapasitor terbuat fari dua buah pelat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umumnya dikenal misalnya adalah ruang hampa udara, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung pelat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif, dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

FUNGSI KAPASITOR

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian adalah:

* Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power supply)
* Sebagai filter dalam rangkaian PS
* Sebagai frekuensi dalam rangkaian antenna
* Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon.
* Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar

KAPASITANSI KAPASITOR

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk menampung muatan elektron. Coulomb pada abad ke-18 menghitung bahwa 1 Coulomb = 6,25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan electron sebanyak 1 Coulomb. Dengan rumus dapat ditulis:

Q = C . V

Keterangan:

Q = muatan electron dalam C (Coulomb)

C = nilai kapasitansi dalam F (Farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Kapasitor pelat paralel tersusun atas dua pelat paralel dengan luas A dan jarak antar pelat d. dalam ruang hampa, dengan penjabaran menggunakan hokum Gauss, kapasitansinya adalah :

Kapasitor dengan dielektrik adalah kapasitor dengan material insulator (karet, gelas, kertas, mika, dll). Misalkan sebuah bahan dielektrik disisipkan diantara kedua pelat kapasitor, maka beda potensial antara kedua keping akan turun. Karena jumlah muatan pada setiap keping tetap, kapasitansi naik. Hal ini dapat dirumuskan sebagai

RANGKAIAN KAPASITOR

Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini adalah contoh kapasitor yang dirangkai secara seri

Pada rangkaian kapasitor seri, berlaku rumus:

V = V1 + V2 + … + Vn

Q = Q1 = Q2 = Qn

Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar.

Di bawah ini adalah contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.

Pada rangkaian kapasitor paralel, berlaku rumus:

V1 = V2 =V3 = Vn

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Qn

ENERGI YANG DISIMPAN DALAM KAPASITOR

Energi potensial U yang tersimpan di dalam kapasitor didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk mengisi muatan. Misalkan sebuah baterai dihubungkan ke sebuah kapasitor. Baterai melakukan kerja untuk menggerakkan muatan dari satu pelat ke pelat yang lain. Kerja yang dilakukan untuk memindahkan sejumlah muatan sebesar q melalui tegangan V adalah

W = V . q

Dengan menggunakan kalkulus energy potensial muatan dapat dinyatakan sebagai:

LISTRIK STATIS

2009-04-30T08:32:00.000-07:00

KLASIFIKASI MATERIAL
1. Konduktor
Konduktor merupakan material yang mudah menghantarkan arus listrik.
Contoh: tembaga.
2. Insulator
Insulator merupakan material yang susah menghantarkan arus listrik.
Contoh: kaca.
3. Semikonduktor
Semikonduktor adalah material yang memilki sifat antara konduktor dan insulator.
Contoh: silikon.

HUKUM COULOMB
Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu.
Dirumuskan:

Keterangan:
F : Gaya Coulomb (N)
k : Konstanta Coulomb =

q1 : besar muatan pertama (C)
q2 : besar muatan kedua (C)
r : jarak antar muatan (m)

Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya.

Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan tolak-menolak. Sedangkan muatan yang berbeda jenis akan tarik menarik

Dalam notasi vektor, Hukum Coulomb dapat dituliskan sebagai

MEDAN LISTRIK
Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik.
Satuan listrik memiliki satuan N/C atau Newton/Coulomb.

Jika dalam sebuah sistem terdapat banyak muatan, maka medan listrik di sebuah titik sama dengan jumlah vektor medan listrik dari masing-masing muatan pada titik tersebut.

ENERGI POTENSIAL ELEKTROSTATIK

Jika terdapat dua benda titik bermuatan q1 dan q2 yang terpisah pada jarak r, maka besar energi potensial system tersebut adalah

Jika ada lebih dari dua muatan, maka energi potensial yang tersimpan dalam sistem tersebut adalah jumlah dari energi potensial dari tiap pasang muatan yang ada. Contoh untuk tiga muatan

POTENSIAL LISTRIK

Beda potensial antara titik A dan B didefinisikan sebagai perubahan energi potensial sebuah muatan q yang digerakkan dari A ke B, dibagi dengan muatan tersebut.

Potensial listrik dari muatan titik q pada sebuah titik yang berjarak r dari muatan tersebut adalah

CAHAYA

2009-04-14T08:42:00.000-07:00

Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang elektromagnetik.
Pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur atau pemantulan biasa .

Sebuah gambar cahaya matahari

Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai suatu permukaan yang tidak rata, maka sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan tersebut dipantulkan tidak sebagai sinar-sinar sejajar. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan baur .
Hukum Pemantulan Cahaya:
1. sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama; dan
2. besar sudut datang (i) sama dengan besar sudut pantul (r).

CERMIN

2009-04-14T08:27:00.000-07:00

1. Cermin Datar

* Jarak bayangan ke cermin = jarak benda ke cermin.
* Tinggi bayangan = tinggi benda.
* Bayangan bersifat maya, tegak, dan di belakang cermin.

2. Cermin Cekung

Untuk dapat melukis bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung, biasanya digunakan tiga sinar istimewa. Sinar istimewa sinar datang yang lintasannya mudah diramalkan tanpa harus mengukur sudut datang dan sudut pantulnya. Tiga sinar istimewa itu adalah:

1. Sinar yang melalui pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan melalui pusat kelengkungan itu lagi.

2. Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui fokus utama.

3. Sinar yang datang melalui fokus utama akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

Sifat Bayangan pada Cermin Cekung

- Benda di ruang I : maya, tegak, diperbesar.

- Benda di ruang II : nyata, terbalik, diperbesar.

- Benda di ruang III : nyata, terbalik, diperkecil.

- Benda tepat di pusat kelengkungan : nyata, terbalik, sama besar.

3. Cermin Cembung

Sama dengan cermin cekung, cermin cembung juga mempunyai tiga sinar istimewa. Karena jarak fokus dan pusat kelengkungan cermin cembung berada di belakang cermin maka ketiga sinar istimewa pada cermin cembung tersebut adalah:

1. Sinar yang datang menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali.

2. Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah - olah dari titik fokus.

3. Sinar yang datang menuju fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

Sifat Bayangan pada Cermin Cembung

- sifat bayangan selalu maya, tegak, diperkecil.

Hubungan jarak benda (s), jarak fokus (f), dan jarak bayangan (s’)

atau

dengan:

f : jarak fokus cermin (m)

s : jarak benda ke cermin (m)

s’ : jarak bayangan ke cermin (m)

R : pusat kelengkungan cermin (m)

Perbesaran Bayangan Pada Cermin

dengan :

M : perbesaran bayangan

h’ : tinggi bayangan benda

h : tinggi benda

s’ : jarak bayangan benda ke cermin

s : jarak benda ke cermin

Contoh:

Sebuah benda berdiri tegak 10 cm di depan cermin cembung yang mempunyai titik fokus 30 cm. Jika tinggi benda 2 m, maka tinggi bayangan yang terbentuk dan besar perbesaran benda adalah…

Diketahui:

s = 10 cm

f = 30 cm

h = 2 m

Ditanya:

s’ =…..?

M =….?

Jawab:

a)

b)

Pembiasan cahaya

2009-04-14T08:23:00.000-07:00

Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.

1. Persamaan indeks bias mutlak

2. Hukum Pembiasan Cahaya

Lensa adalah peralatan sangat penting dalam kehidupan manusia. Mikroskop menggunakan susunan lensa untuk melihat jasad-jasad renik yang tak terlihat oleh mata telanjang. Kamera menggunakan susunan lensa agar dapat merekam obyek dalam film. Teleskop juga memanfaatkan lensa untuk melihat bintang-bintang yang jaraknya jutaan tahun cahaya dari bumi.

Kuat lensa berkaitan dengan sifat konvergen (mengumpulkan berkas sinar) dan divergen (menyebarkan sinar) suatu lensa. Untuk Lensa positif, semakin kecil jarak fokus, semakin kuat kemampuan lensa itu untuk mengumpulkan berkas sinar. Untuk Lensa negatif, semakin kecil jarak fokus semakin kuat kemampuan lensa itu untuk menyebarkan berkas sinar. Oleh karenanya kuat lensa didefinisikan sebagai kebalikan dari jarak fokus.

Rumus Kuat Lensa

Pembentukan Bayangan Pada Lensa

Lensa Gabungan

OPTIK

2009-04-14T08:11:00.000-07:00

A. LUP

Lup (kaca pembesar) adalah alat optik yang terdiri dari sebuah lensa cembung.

Fungsinya, untuk melihat benda benda kecil.

Sifat bayangannya maya, tegak, diperbesar.

Perbesaran Lup Untuk Mata Berakomodasi dengan Jarak x

Perbesaran Lup untuk Mata Berakomodasi Maksimum

Perbesaran Lup untuk Mata Tidak Berakomodasi

B. MIKROSKOP

Sifat Bayangan:

- Lensa Objektif: Nyata, terbalik, diperbesar

- Lensa Okuler: Nyata, terbalik, diperbesar.

Jarak fokus untuk Lensa Objektif

Jarak fokus Lensa Okuler

Perbesaran pada Mikroskop

M = Mob x Mok

C. TEROPONG

1. Teropong Bintang

Sifat bayangan: maya, terbalik, diperbesar.

Perbesaran bayangannya:

2. Teropong Bumi

Sifat bayangan: maya, tegak,diperbesar.

Perbesaran bayangannya:

Soal Gerak Searah

2009-03-30T07:20:00.000-07:00

Dua buah mobil bergerak ke arah yang sama seperti gambar di bawah ini. Mobil A bergerak dengan vA dan aA ke kanan di belakang mobil B yang bergerak dengan vB dan aB. Hitunglah t saat mereka bertemu :

Pembahasan :

Soal Gerak Berlawanan

2009-03-30T07:11:00.000-07:00

Dua mobil bergerak dari arah yang berlawanan seperti gambar di bawah ini. Mobil A bergerak dengan vA dan aA ke kanan, dan mobil B bergerak dengan vB dan aB ke kiri. Hitunglah t saat mereka bertemu :

Pembahasan :

Soal Dinamika

2009-03-30T06:38:00.000-07:00

1. Diketahui grafik hubungan kecepatan dan waktu :

Hitunglah
a. Panjang lintasan 5 detik pertama
b. Percepatan dari detik 0 sampai detik 1
c. Percepatan dari detik 4 sampai detik 5

Penyelesaian:
a. Panjang lintasan 5 detik pertama

Detik 0 - 1 :

= ½ (1) (80 + 40)

= ½ (120)

= 60 m

Detik 1 - 4 :

= ½ (3) (80 + 80)

= 3/2 (160)

= 240 m

Detik 4 - 5 :

= ½ (1) (80 + 20)

= ½ (100)

= 50 m

Jadi panjang lintasan = 60 + 240 + 50 = 350 m

b. Percepatan dari detik 0 sampai detik 1

Jadi percepatan dari detik 0 sampai detik 1 adalah 40ms-2

c. Percepatan dari detik 4 sampai detik 5

Jadi percepatan dari detik 4 sampai detik 5adalah-60ms-2

FISIKA DASAR

2009-03-07T22:23:00.000-08:00

FISIKA

Fisika adalah ilmu yang mempelajari benda-benda serta fenomena dan keadaan
yang terkait dengan benda-benda tersebut. Untuk menggambarkan suatu
fenomena yang terjadi atau dialami suatu benda, maka didefinisikan berbagai
besaran-besaran fisika. Besaran-besaran fisika ini misalnya panjang,
jarak, massa, waktu, gaya, kecepatan, temperatur, intensitas cahaya, dan
sebagainya. Terkadang nama dari besaran-besaran fisika tadi memiliki kesamaan
dengan istilah yang dipakai dalam keseharian, tetapi perlu diperhatikan
bahwa besaran-besaran fisika tersebut tidak selalu memiliki pengertian
yang sama dengan istilah-istilah keseharian. Seperti misalnya istilah
gaya, usaha, dan momentum, yang memiliki makna yang berbeda dalam
keseharian atau dalam bahasa-bahasa sastra.

Besaran dan Pengukuran
Mengukur adalah membandingakan antara dua hal, biasanya salah satunya
adalah suatu standar yang menjadi alat ukur. Ketika kita mengukur
jarak antara dua titik, kita membandingkan jarak dua titik tersebut dengan
jarak suatu standar panjang, misalnya panjang tongkat meteran. Ketika kita
mengukur berat suatu benda, kita membandingkan berat benda tadi dengan
berat benda standar. Jadi dalam mengukur kita membutuhkan standar sebagai
pembanding besar sesuatu yang akan diukur. Standar tadi kemudian
biasanya dinyatakan memiliki nilai satu dan dijadian sebagai acuan satuan
tertentu. Walau kita dapat sekehendak kita menentukan standar ukur, tetapi
tidak ada artinya bila tidak sama di seluruh dunia, karena itu perlu diadakan
suatu standar internasional. Selain itu standar tersebut haruslah praktis dan
mudah diproduksi ulang di manapun di dunia ini. sistem standar internasional
ini sudah ada, dan sekarang dikenal dengan Sistem Internasional (SI).

Terkait dengan SI, terdapat satuan SI.
Antara besaran fisika yang satu dengan besaran fisika yang lain, mungkin
terdapat hubungan. Hubungan-hubungan antara besaran fisika ini dapat
dinyatakan sebagai persamaan-persamaan fisika, ketika besaran-besaran tadi
dilambangkan dalam simbol-simbol fisika, untuk meringkas penampilan ersamaannya.
Karena besaran-besaran fisika tersebut mungkin saling terkait,
maka tentu ada sejumlah besaran yang mendasari semua besaran fisika yang
ada, yaitu semua besaran-besaran fisika dapat dinyatakan dalam sejumlah
tertentu besaran-besaran fisika, yang disebut sebagai besaran-besaran dasar.
Terdapat tujuh buah besaran dasar fisika (dengan satuannya masing-masing)
1. panjang (meter)
2. massa (kilogram)
3. waktu (sekon)
4. arus listrik (ampere)
5. temperatur (kelvin)
6. jumlah zat (mole)
7. intensitas cahaya (candela)

Vektor
Sebagai contoh yang mudah untuk dipahami dari sebuah vektor adalah vektor
posisi. Untuk menentukan posisi sebuah titik relatif terhadap titik yang
lain, kita harus memiliki sistem koordinat. Dalam ruang berdimensi tiga,
dibutuhkan sistem koordinat, x, y, z untuk mendiskripsikan posisi suatu titik
relatif terhadap suatu titik asal (O).

Gerak Lurus

Posisi, Kecepatan dan Percepatan
Gerak titik partikel secara geometris, yaitu meninjau gerak partikel tanpa meninjau penyebab geraknya. Cabang ilmu mekanika yang meninjau gerak partikel tanpa meninjau penyebab geraknya disebut sebagai kinematika. Walaupun kita hanya meninjau gerak titik partikel, tetapi dapat dimanfaatkan juga untuk mempelajari gerak benda maupun sistem yang bukan titik. Karena selama pengaruh penyebab gerak
partikel hanya pengaruh eksternal, maka gerak keseluruhan benda dapat diwakili
oleh gerak titik pusat massanya. Pembuktian terhadap pernyataan ini
akan diberikan belakangan.

Kombinasi gerak
Besaran-besaran gerak yang berupa besaran vektor dapat diuraikan menjadi
komponen-komponennya dalam setiap arah vektor-vektor basisnya. Sehingga
gerak dalam dua dimensi dapat diuraikan menjadi kombinasi dua gerak satu
dimensi dalam dua arah yang saling tegak lurus (misalnya dalam arah x
dan y). Demikian juga gerak dalam tiga dimensi dapat diuraikan menjadi
kombinasi tiga gerak satu dimensi dalam tiga arah yang saling tegak
lurus (dalam arah x, y, dan z). Semua persamaan-persamaan kinematika
gerak lurus dalam bab sebelumnya, dapat digunakan untuk mendeskripsikan
gerak dalam masing-masing arah. Sebagai contoh akan diberikan gerak partikel
dalam dua dimensi (bidang) yang mengalami percepatan konstan dalam
arah vertikal dan tidak mengalami percepatan dalam arah horizontal. Aplikasi
dari gerak ini adalah gerak peluru, yang lintasannya berupa lintasan
parabolik.

Gerak melingkar beraturan
Gerak melingkar beraturan adalah gerak dengan lintasan berbentuk lingkaran
dan kelajuan konstan. Walau kelajuannya konstan, tetapi vektor kecepatannya
berubah, yaitu berubah arahnya. Kita tinjau suau partikel bergerak
melingkar dengan jejari lintasan lingkarannya r.

Gerak Relatif
Menganalisa gerak suatu partikel meninjaunya relatif terhadap
suatu titik acuan dan sistem koordinat tertentu, yang secara bersama-sama
disebut sebagai kerangka acuan. Besaran-besaran gerak partikel tersebut,
seperti posisi, kecepatan dan percepatan dapat bernilai berbeda bila dilihat
dari kerangka acuan yang berbeda. Dalam analisa ini, kita memakai
pendekatan klasik di mana waktu dianggap sama di semua kerangka acuan.
Ditinjau misalnya suatu kerangka acuan A dan kerangka acuan kedua B.
Posisi titik asal B dlihat dari titik asal A, diberikan oleh vektor RBA(t). Posisi
sebuah partikel C menurut kerangka A dan B secara berturutan adala

Dinamika
Cabang dari ilmu mekanika yang meninjau gerak partikel dengan meninjau
penyebab geraknya dikenal sebagai dinamika. Dalam bab ini kita akan
membahas konsep-konsep yang menghubungkan kondisi gerak benda dengan
keadaan-keadaan luar yang menyebabkan perubahan keadaan gerak benda.
3.1 Inersia
Bila sebuah benda berada dalam keadaan diam, untuk menggerakkannya
dibutuhkan pengaruh luar. Misalnya untuk menggerakkan sebuah balok yang
diam di atas lantai, kita dapat mendorongnya. Dorongan kita ini adalah pengaruh
luar terhadap balok tadi yang menyebabkan benda tersebut bergerak.
Dari pengalaman sehari-hari, ketika pengaruh luar, yaitu dorongan kita tadi,
dihilangkan dari balok, maka balok tersebut lama-lama akan berkurang ke-
cepatannya dan akhirnya diam. Mungkin kita akan menyimpulkan bahwa
agar sebuah benda terus bergerak kita perlu memberi dorongan pada benda
tadi terus menerus, dan bila pengaruh luar tersebut hilang, maka benda akan
kembali diam. Tetapi apakah pengaruh luar pada benda tadi benar-benar
sudah hilang? Bagaimana dengan pengaruh lantai terhadap benda tadi, yang
jelas-jelas menghambat gerak benda? Seandainya kita memilih lantai yang
permukaannya licin, dan balok kita tadi juga memiliki permukaan yang licin
maka setelah dorongan kita hilangkan, balok tadi masih akan tetap bergerak
untuk waktu yang cukup lama. Bisa kita bayangkan bila tidak ada hambatan
(super licin) dari lantai terhadap balok, maka balok tadi akan tetap
terus bergerak dengan kecepatan konstan walaupun dorongan kita sudah dihilangkan.
Jadi dapat disimpulkan bahwa bila pengaruh luar pada sebuah benda
benar-benar dihilangkan, maka sebuah benda akan tetap diam bila pada mulanya
diam, dan akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan, bila pada
mulanya bergerak dengan kecepatan konstan. Kesimpulan ini, yang pertama
kali disimpulkan oleh Galileo Galilei, dikenal sebagai prinsip inersia
atau kelembaman. Benda-benda cenderung untuk mempertahankan kondisi
geraknya, bila dia diam, akan tetap diam dan bila bergerak, akan tetap
bergerak dengan kecepatan konstan, selama tidak ada pengaruh luar yang
mengubah kondisi geraknya.

Hukum Newton
Bagaimana pengaruh luar mempengaruhi perubahan kondisi gerak suatu
benda? Hal ini dijawab dengan hukum Newton ke-2. Karena keadaan ‘alami’
suatu benda adalah dia bergerak dengan kecepatan tertentu (diam adalah
‘bergerak’ dengan ~v = 0), maka logis bila dikatakan pengaruh luar akan
menyebabkan perubahan kecepatan _~v. Dari sini dapat disimpulkan bahwa
pengaruh luar tersebut akan menyebabkan percepatan pada benda.
Tetapi dari berbagai pengamatan ditemukan bahwa untuk menghasilkan
perubahan kecepatan yang sama, pada benda yang berbeda dibutuhkan ‘besar’
pengaruh luar yang berbeda pula. Sebaliknya dengan besar pengaruh
luar yang sama, perubahan kecepatan pada benda-benda ternyata berbedabeda.
Jadi ada suatu kuantitas intrinsik (diri) pada benda yang menentukan
ukuran seberapa besar sebuah pengaruh luar dapat mengubah kondisi gerak
benda tersebut. Kuantitas ini tampaknya sebanding dengan jumlah zatnya,
tetapi juga tergantung pada jenis zatnya. Kuantitas intrinsik pada bendabenda
ini kemudian disebut sebagai massa inersia, disimbulkan dengan m.
Massa inersia (atau sering juga disebut saja sebagai massa) memberikan
ukuran derajat kelembaman atau derajat inersia sebuah benda. Satuan dari
massa adalah kilogram, dalam satuan SI. Makin besar massanya makin sulit
untuk menghasilkan perubahan kondisi gerak pada benda tersebut. Pengaruh
luar yang menyebabkan berubahnya keadaan gerak suatu benda kemudian
disebut sebagai gaya (force) dan disimbolkan dengan ~F. Satuan dari gaya
adalah newton (N).
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa ‘kuantitas gerak’ suatu
benda tergantung pada massa inersia dan kecepatan benda. Untuk itu
didefinisikan suatu besaran vektor yang disebut sebagai momentum p = mv,
sebagai kuantitas gerak suatu benda.
Inilah yang kemudian dikenal sebagai hukum Newton kedua tentang gerak
benda. Yaitu pengaruh luar (gaya) yang bekerja pada sebuah benda sebanding
dengan laju perubahan kuantitas gerak (momentum) terhadap waktu.
Sedangkan hukum Newton pertama adalah kasus khusus ketika tidak ada
pengaruh luar pada sebuah benda, atau ketika gayanya sama dengan nol,
yang tidak lain adalah perumusan ulang dari prinsip inersia. Yaitu bila total
gaya yang bekerja pada sebuah benda adalah nol, maka benda tersebut akan
tetap diam bila awalnya diam atau akan tetap bergerak dengan kecepatan
konstan bila awalnya bergerak.

Hukum Newton ketiga memberikan informasi tentang sifat gaya. Gaya
yang bekerja pada sebuah benda berasal dari benda lain yang ada di
gannya.

Hukum newton hanya memberikan perumusan tentang bagaimana gaya mempengaruhi
keadaan gerak suatu benda, yaitu melalui perubahan momentumnya.
Sedangkan bagaimana perumusan gaya dinyatakan dalam variabelvariabel
keadaan benda, harus dicari melalui pengamatan terhadap bendabenda
penyebab gaya. Beberapa kasus sederhana perumusan tersebut akan
diuraikan di bawah ini.
Gaya berat. Untuk semua benda yang dekat permukaan bumi, percepatan
gravitasi yang dialami benda dianggap sama, sehingga berat benda

DINAMIKA
sebanding dengan massanya. Gaya berat pada sebuah benda yang dekat
dengan permukaan bumi diberikan oleh W = mg dengan g adalah percepatan gravitasi bumi, yang nilainya pada permukaan
bumi sekitar 9, 8 m/s2. Untuk benda jauh dari permukaan bumi, harus digunakan
perumusan percepatan gravitasi yang diperoleh dari hukum gravitasi
universal. Hal ini akan dibahas dalam bab tersendiri.
Gaya pegas. Sebuah pegas ideal bila diregangkan atau ditekan akan
memberikan gaya yang sebanding dengan besar perubahan panjang pegas.
adalah vektor besar perubahan panjang pegas dan tanda negatif pada
persamaan di atas menunjukkan arah gayanya yang berlawanan dengan arah
perubahan panjang pegas. Konstanta kesebandingan k disebut juga sebagai
konstanta pegas.
Gaya normal/Gaya kontak. Antara dua permukaan benda yang saling
bersentuhan akan ada gaya dari permukaan benda yang satu ke permukaan
benda yang kedua, dan sebaliknya. Arah gaya normal ini tegak lurus terhadap
permukaan dan membentuk pasangan aksi-reaksi. Selain dari itu tidak
ada informasi lain mengenai besar gaya normal. Tetapi besar gaya normal
dapat diketahui dari persamaan-persamaan hukum Newton, bila besar gayagaya
yang lain diketahui.
Gaya gesekan. Antara dua permukaan benda yang bersentuhan akan
ada gaya yang mengarah tangensial terhadap permukaan sentuh. Gaya ini
merupakan pasangan dari gaya normal/gaya kontak dan secara bersama
menggabungkan total gaya yang bekerja antara dua benda yang bersentuhan.
Gaya tangensial ini lebih sering dikenal sebagai gaya gesekan, karena sifatnya
yang menghambat gerak dari benda yang bersentuhan. Dipostulatkan
bahwa gaya gesekan ini sebading dengan gaya normal, karena bila gaya normal
tidak ada berarti tidak terjadi persentuhan dan tidak akan ada gesekan.
Koefisien kesebandingannya disebut sebagai koefisien gesekan. Ketika sebuah
benda dalam keadaan diam di atas suatu permukaan ternyata dibutuhkan
gaya yang lebih besar pada awalnya untuk memulai gerakan. Hal ini
karena antara atom-atom ataupun molekul kedua permukaan telah terbentuk
ikatan-ikatan antara molekul maupun atom. Sehingga dibutuhkan lebih
banyak gaya untuk memutus ikatan tersebut. Karena itu ada dua jenis koefisien
gesekan, koefisien gesekan statis μs, yang terkait dengan benda yang
diam dan koefisien gesekan kinetik μk, untuk benda yang bergerak. Gaya
gesekan kinetik fk selalu berlawanan arah dengan arah gerak benda, dan
besarnya dirumuskan sebagai
fk = μkN. (3.5)
Sedangkan gesekan statik selalu berlawanan arah dengan arah gaya yang
berusaha menggerakkan benda, dan besarnya dirumuskan sebagai
fs = μsN. (3.6)

2009-01-12T05:47:00.000-08:00

HAlo Semua pengunjung N Blogermania!!!

Partisipasi kalian kami harapkan!!!

trims!!!