BAB 4 : Dinamika Partikel oleh Wida Hafizah (X

BAB 4
DINAMIKA PARTIKEL
Hukum Newton I
“Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol maka benda yang mula-mula
diam akan terus diam, sedangkan benda yang mula-mula bergerak akan terus bergerak
dengan kecepatan tetap”.
Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam atau bergerak) inilah
yang disebut sebagai kelembaman atau inersia (kemalasan). Oleh karena itu hukum I
Newton disebut juga dengan hukum kelembaman atau hukum inersia.
Hukum Newton II & III
Hukum Newton II
“Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda
berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding
terbalik dengan massa benda.”
Satuan SI untuk gaya adalah newton (N), untuk massa dalam kg dan percepatan dalam
m/s2.
Pada hakikatnya, hukum pertama dan hukum kedua Newton dianggap sebagai
definisi gaya. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan
benda mengubah kecepatannya atau mengalami percepatan. Arah gaya sama
dengan arah pecepatan yang ditimbulkan oleh gaya tersebut jika gaya itu adalah
satu-satunya gaya yang bekerja pada benda yang bermassa. Massa adalah sifat
intrinsik sebuah benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan. Jika gaya
F dikerjakan pada benda bermassa m1, dan menghasilkan percepatan a1, maka
F = m1a1
Jika gaya yang sama dikerjakan pada benda kedua yang massanya m 2 dan
menghasilkan percepatan a2 maka
F = m2a2
Dengan menggabungkan kedua persamaan diatas kita dapatkan
F = m1a1= m2a2
Atau
Hubungan tersebut dapat digunakan untuk menentukan perbandingan massamassa partikel yang diukur dari pengukuran yang terjadi pada m1 dan m2. Jika m1
dipilih sebagai satuan massa maka massa partikel lain dapat ditentukan. Massa dari
benda yang ditentukan dengan cara tersebut dinamakan dengan perbandingan
massa Inersia
Dari definisi tentang gaya dan massa diatas, Newton menyatakan dalam hukum II
Newton, yaitu “laju perubahan momentum benda terhadap waktu berbanding lurus
dengan resultan gaya yang bekerja pada benda dan besarnya sama dengan gaya
tersebut
Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa percepatan berbanding lurus dengan
gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massa benda. Atau dapat
dikatakan besar percepatan benda bila dikalikan dengan massanya akan sama
dengan besar gaya yang bekerja pada benda tersebut.
Momentum sebuah partikel secara matematis didefinisikan sebagai hasil kali massa
dengan kecepatan, sedangkan secara fisisnya momentum sebuah partikel dianggap
sebagai ukuran kesulitan untuk mendiamkan suatu benda.
Hukum Newton III
“Jika A mengerjakan gaya pada B, maka B akan mengerjakan gaya pada A, yang
besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.”
atau
“Untuk setiap aksi, ada suatu reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah”
Hukum ketiga Newton kadang-kadang dinamakan hukum interaksi atau aksi
reaksi. Hukum ini menggambarkan sifat penting dari gaya, yaitu bahwa gaya selalu
terjadi bersama-sama.
Misalkan F12 adalah gaya yang dikerjakan oleh partikel 1 pada partikel 2, dan F 21
adalah gaya oleh partikel 2 pada partikel 1.
Persamaan ini dikenal dengan Hukum kekekalan momentum, dengan penjelasan
“jika resultan gaya eksternal yag bekerja pada sistem sama dengan nol, maka vektor
momentum total sistem tetap konstan.
Beberapa Jenis Gaya
Gaya Berat (Berat)
Berat (w) adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda (sering disebut dengan
gaya tarik bumi).
w = mg
Vektor berat suatu benda di bumi selalu digambarkan berarah tegak lurus ke bawah, dimana
pun posisi benda diletakkan, baik pada bidang horizontal, pada bidang miring, atau pada
bidang tegak.
Berdasarkan gambar di atas menunjukkan bahwa arah vektor berat selalu tegak lurus ke
bawah.
Gaya Normal
Gaya normal (N) didefinisikan sebagar gaya yang bekerja pada benda, dan berasal dari
bidang tumpu. Arahnya selalu tegak lurus pada bidang tumpu.
Berdasarkan gambar di atas, menunjukkan bahwa arah gaya normal selalu tegak lurus
bidang tumpu.
Gaya Gesekan
Gaya gesekan (f) termasuk gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua benda
bersentuhan langsung secara fisik. Arah gaya berlawanan dengan kecenderungan arah
gerak.
Ketika mendorong sebuah benda dan benda tidak bergerak, maka gaya gesekan pada benda
adalah gaya gesekan statis (fs =us.N) Tetapi jika bergerak, maka gaya gesekannya adalah
gaya gesekan kinetis (fs). Gaya gesekan statis mulai dari nol dan membesar sesuai dengan
gaya dorong yang diberikan sampai mencapai suatu nilai maksimum (fs maks). Sedangkan,
gaya gesekan kinetis (fk = uk.N) selalu lebih kecil daripada gaya gesekan statis maksimum.
Gaya Tegangan Tali
Tegangan tali (T) adalah gaya tegang yang bekerja pada ujung-ujung tali karena tali tersebut
tegang.
Gaya Sentripetal
Gaya sentripetal (Fs) adalah gayayang bekerja pada benda yang bergerak melingkar. Arahnya
menuju pusat lingkaran.
ax = percepatan sentripetal