15. Dinamika

15. Dinamika
Oleh :
Putra Umar Said
15.1.
Tiga buah peti yang massanya masing-masing :
. Diikat dan ditarik dengan gaya
begitupula massa tali diabaikan.
Ditanyakan :
Tentukan :
Percepatan sistem dan gaya tegangan tali
dan
dan
Jika gesekan diabaikan,
?
Jawab :
Diagram benda bebas (a), dapat diperoleh percepatan sebagai :
Jadi percepatan tiap peti akan sama dengan percepatan seluruh sistem, yaitu 5.0
Besar gaya F sama dengan gaya tegangan tali
Pada peti
bekerja gaya
Jadi besar gaya tegangan tali
dan
dan
, sehingga untuk peti
, berlaku :
, sehingga :
adalah 160 Newton dan 400 Newton.
(Sumber : Sardjito, 1996 : 128-129)
15.2.
Sebuah kotak berada diatas lantai kasar, dan lantai itu memberi gaya gesek 1 Newton
ketika kotak ditarik dengan gaya 100 Newton berarah
terhadap arah horizontal. Jika
massa kotak 10 Kg, dan ditempat itu memiliki percepatan gravitasi bumi 10
Ditanya :
Tentukan :
a. Besar percepatan yang terjadi pada kotak ?
b. Nilai gesekan kinetis ( ) antara kotak dengan lantai ?
Jawab :
Gaya resultan (
) dari persoalan itu adalah
,
dimana F merupakan gaya yang diderita oleh benda bermassa (m) 10 Kg, dan
merupakan gaya gesek antara kotak dengan lantai. Berikutnya nilai percepatan benda (a)
adalah
. Adapun gaya gesekan kinetisnya :
Sehingga diperoleh
(Sumber : Jati, 2012 : 57-58)
15.3.
Balok A dan B dengan massa 4.5 Kg dan 2.5 Kg
Percepatan gravitasi = 9.8
Koefisien gesek static antara A dengan lantai adalah
, sedang koefisien gesek
statik antara A dan C sangat besar. Koefisien gesekan kinetik antara A dengan lantai
adalah
.
Ditanya :
Tentukan :
a. Massa minimum balok C yang ditempatkan diatas A, agar sistem diam ?
b. Percepatan balok A, jika C ditiadakan ?
Jawab :
a. Anggaplah A, B dan C menjadi satu sistem, sehingga saya tegangan tali T tidak perlu
di perhitungkan. Dalam kondisi ini tentulah harus dipenuhi persyaratan agar sistem
diam yaitu :
Jadi dengan demikian tentulah :
F adalah gaya gesek statis pada benda A.
Pada keadaan kritis (tepat akan bergerak) F mencapai nilai maksimum, sehingga :
Dari kondisi kesetimbangan balok A pada arah vertical, akan diperoleh :
Jadi berarti :
Maka diperoleh massa minimum C adalah :
b. Jika C tidak ada, maka percepatan sistem diperoleh sebagai :
adalah resultan gaya penggerak pada sistem, sedangkan
massa benda yang digerakkan, jadi :
Dengan gaya normal pada A besarnya
adalah jumlah
Maka percepatan sistem adalah :
(Sumber : Sardjito, 1996 : 134-135)
15.4.
Meriam bermassa 1 Kg, ditembakkan dengan kelajuan awal 100 m/s, pada sudut
elevasi
. Percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10
.
Ditanya :
Berapakah ketinggian maksimum yang dapat dicapai oleh meriam itu ?
Jawab :
Meriam setelah ditembakkan dianggap hanya menderita gaya berat saja. Gaya itu
bersifat konservatif, sehingga berlaku hukum kekekalan tenaga mekanik.
Jika tenaga mekanik saat meriam ditembakkan(dari ketinggian nol) disebut
ketinggian
maksimum
Saat
(h)
, dan saat itu
adalah
dipenuhi
, dan pada
atau
. Berikutnya diperoleh :
Berarti
(Sumber : Jati,, 2012 : 69)
15.5.
Lihat gambar
Jika
dan
Ditanya :
Berapakah periodenya ?
Jawab :
(Sumber : Holliday, 1962 : 103-104)
15.6.
Sebuah mobil melaju lurus kedepan dengan kecepatan
gesek statis antara roda-roda dengan jalan adalah
, jika koefisien
.
Ditanya :
Pada jarak berapakah mobil berhenti ?
Jawab :
(Sumber : Holliday, 1962 : 101-102)
15.7.
Seseorang melaju dengan menggunakan sepeda dengan kecepatan
dan mendapati sebuah pohon tepat berada didepannya dengan jarak 6.7 m.
Ditanya :
Berapa kecapatan pengereman yang dibutuhkan untuk menghindari tabrakan ?
Jawab :
(Sumber : Tongue, 2011 : 24)
15.8.
Balok A dengan massa 80 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s, beberapa saat kemudian
balok B yang bermassa 20 kg ikut bergerak karena tertarik oleh balok A yang
dihubungkan dengan tali.
Ditanya :
Berapakah kecepatan balok A sesaat menarik balok B ?
Jawab :
Menggunakan rumus perbandingan momentum :
(Sumber : Tongue, 2011 : 25)
Daftar Pustaka
Jati Bambang Murdaka Eka. 2012. Fisika Dasar I. Yogyakarta : Galangpress Media Utama.
Sardjito. 1996. Mekanika (Fisika). Bandung : Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik.
Tongue Benson H. 2011. Dynamics. New York : Clearence Center.Inc
Holliday David & Robert Resnick. 1960. Physics. New York : John Wiley & Sons.Inc