pertemuan ke 4 [Compatibility Mode]

4. Dinamika Partikel
9/17/2012
5.1 Hukum Newton
Hukum Newton I (Kelembaman/inersia)
a=0
v = konstan
ΣF
Σ
Fx = 0
r
ΣF = 0
ΣF y = 0
ΣFz = 0
Setiap benda tetap
berada dalam
keadaan diam atau
bergerak dengan laju
tetap sepanjang garis
lurus, kecuali jika
diberi gaya total yang
tidak nol
1
9/17/2012
Hukum Newton II
r
r
ΣF = ma
ΣFx = max
ΣFy = ma y
ΣFz = maz
Percepatan sebuah
benda berbanding
lurus dengan gaya
total yang bekerja
padanya dan
berbanding terbalik
dengan massanya.
Arah percepatan
sama dengan arah
gaya total yang
bekerja padanya
ΣF
a=
m
Berat benda:
w = mg
2
9/17/2012
Hukum Newton III
r
r
FA = − FR
Ketika suatu benda
memberikan gaya
pada benda kedua,
benda kedua tersebut
memberikan gaya
yang sama besar
tetapi berlawanan arah
terhadap benda yang
pertama
3
9/17/2012
CONTOH 1
Gaya untuk mempercepat sebuah mobil.
Perkirakan gaya total yang dibutuhkan untuk
mempercepat mobil dengan massa 1000 kg
sebesar ½ g.
4
9/17/2012
CONTOH 2
Gaya untuk menghentikan sebuah mobil. Berapa
besar gaya total yang dibutuhkan untuk
memberhentikan mobil dengan massa 1500 kg
dari laju 100 km/jam dalam jarak 55 m?
5
9/17/2012
CONTOH 3
Apa yang memberikan gaya pada mobil? Apa
yang membuat mobil bergerak maju?
6
9/17/2012
CONTOH 4.
Berat, gaya normal, dan sebuah kotak. Seorang teman memberi
Anda sebuah hadiah istimewa, sebuah kotak dengan massa 10
kg dengan suatu kejutan di dalamnya. Kotak ini merupakan
hadiah atas prestasi Anda pada ujian akhir fisika. Kotak tersebut
berada dalam keadaan diam pada permukaan meja yang licin
(tidak ada gesekan). (a) Tentukan berat kotak dan gaya normal
yang bekerja padanya. (b) Sekarang teman Anda menekan kotak
itu ke bawah dengan gaya 40 N, seperti pada gambar. Tentukan
kembali gaya normal yang bekerja pada kotak. (c) Jika teman
Anda menarik kotak ke atas dengan gaya 40 N, berapa gaya
normal pada kotak sekarang?
7
PR
9/17/2012
1. Seorang nelayan menarik seekor ikan dari air dengan percepatan 4 m/s2
dengan menggunakan tali pancing yang sangat ringan yang mempunyai
nilai batas putus sebesar 22 N. Sayangnya, si nelayan kehilangan ikan itu
ketika tali putus. Apa yang bisa anda katakan tentang massa ikan?
2. Ember 10 kg diturunkan dengan sebuah tali yang memiliki tegangan 63 N.
Berapa percepatan ember? Apakah bergerak naik atau turun?
3. Seorang pencuri (massa 75 kg) akan melarikan diri dari jendela penjara
tingkat tiga. Sayangnya tali buatan sendiri dari seprai yang diikat hanya
bisa menahan 58 kg. Bagaimana pencuri tersebut bisa menggunakan
“tali” ini untuk melarikan diri? Berikan jawaban yang kuantitatif.
8
9/17/2012
5.2 Gesekan
f s , maks = µ s Fn
f k = µ k Fn
Benda masih diam
Benda bergerak
µs > µk
9
9/17/2012
10
9/17/2012
5.3 Gaya Hambat
Fneto = mg − bv = ma
n
1n
 mg 
vt = 

 b 
11
9/17/2012
CONTOH 5
Gesekan;
Gesekan statik dan kinetik. Kotak misteri 10 kg
kita berada dalam keadaan diam di lantai
horizontal. Koefisien gesek statik adalah µs =
0,40 dan koefisien gesek kinetik adalah µk =
0,40. Tentukan gaya gesekan, Ffr, yang bekerja
pada kotak jika gaya eksternal horizontal FA
diberikan dengan besar: (a) 0, (b) 10 N, (c) 20 N,
(d) 38 N, dan (e) 40 N.
12
9/17/2012
CONTOH 6
Dua kotak dan satu katrol.
katrol Pada gambar di bawah dua kotak
dihubungkan dengan tali yang dihubungkan melalui sebuah
katrol. Koefisien gesekan kinetik di antara kotak I dan meja
adalah 0,20. Kita abaikan massa tali dan katrol dan gesekan
pada katrol, yang berarti kita dapat menganggap gaya yang
diberikan pada satu ujung tali akan memiliki besar yang sama
dengan ujung yang lain. Kita ingin mencari percepatan, a, dari
sistem, yang akan mempunyai besar yang sama untuk kedua
kotak dengan menganggap tali tidak meregang. Sementara kotak
II bergerak ke bawah, kotak I bergerak ke kanan.
13
9/17/2012
CONTOH 7
Pemain ski. Pemain ski pada gambar di bawah
baru mulai menuruni lereng dengan kemiringan
30o. Dengan menganggap koefisien gesekan
kinetik 0,10, (a) pertama gambar diagram bendabebas, kemudian hitung (b) percepatannya dan
(c) laju yang ia capai setelah 4 sekon.
14
9/17/2012
CONTOH 8
Mengukur µk. Misalkan salju pada contoh 6
menjadi cair dan pemain ski meluncur pada
kemiringan 30o tersebut dengan laju konstan.
Apa yang bisa Anda katakan mengenai koefisien
gesek, µk ?
15
9/17/2012
CONTOH 9
Sebuah lengkungan berjari-jari 30 m dimiringkan
dengan sudut θ . Carilah θ agar mobil dapat
mengelilingi lengkugan itu dengn kelajuan 40
km/jam walaupun jalan licin.
16
9/17/2012
CONTOH 10
Seorang penerjun bebas dengan massa 64 kg
mencapai kelajuan terminal 180 km/jam dengan
lengan dan kakinya terbentang. (a) Berapakah
besarnya gaya hambat ke atas pada penerjun
bebas? (b) Jika gaya hambat sama dengan bv2 ,
berapakah nilai b?
17