Konsep Gaya Pada waktu kita menarik atau

Gaya
Konsep Gaya
Pada waktu kita menarik atau mendorong
benda kita mengatakan bahwa kita
mengerjakan suatu gaya pada benda
tersebut.
kita mengasosiasikan gaya dengan gerakan
otot atau perubahan bentuk atau ukuran dan
juga perubahan lokasi atau perpindahan.
Bentuk gaya yang kita kenal seharisehari-hari adalah
gaya kontak, artinya si pemberi gaya
berhubungan langsung dengan obyeknya
contohnya: kita mendorong meja, mengayun
raket, memetik senar gitar , dll.
Disamping gaya kontak ada juga gaya
yang bekerja diantara 2 benda tetapi
kedua benda tidak saling bersentuhan
secara langsung. Gaya ini bekerja
melewati ruang hampa.
contohnya :
gaya gravitasi bumi, gaya listrik, gaya
magnet, dll
Satuan gaya adalah Newton (N).
1 newton = besarnya gaya yang
diperlukan untuk menimbulkan
percepatan 1 m/s2 pada benda
bermassa 1 kg.
Gaya merupakan besaran Vektor
Hukum- hukum pokok tentang
HukumGerak
Hukum Newton I
Jika resultante dari gayagaya-gaya yang bekerja
pada benda sama dengan nol, maka benda
dalam keadaan diam akan tetap diam atau
benda dalam keadaan bergerak akan tetap
bergerak lurus beraturan.
ΣF = 0
Hukum Newton II
Percepatan sebuah benda
berbanding lurus dengan gaya yang
bekerja pada benda dan berbanding
terbalik dengan massa benda. Arah
percepatan sama dengan arah gaya.
a = F/m
dimana: a = percepatan benda (m/s2)
F = gaya yang bekerja pada
benda (N)
m = massa benda (kg)
Hukum Newton III
Jika benda A melakukan gaya pada
benda B, maka benda B juga akan
melakukan gaya pada benda A, yang
besarnya sama tetapi berlawanan
arah. Benda A melakukan gaya pada
benda B disebut gaya aksi, sedangkan
benda B melakukan gaya pada benda
A sebagai respon disebut gaya reaksi.
Jadi pada setiap gaya aksi terdapat
gaya reaksi yang sama besar dan
berlawanan arah.
Faksi = - Freaksi
Bebrapa Contoh Penerapan Hukum Newton
Gaya Gravitasi
medan gravitasi atau gravitasi
adalah gaya yang dimiliki oleh
bumi untuk menarik semua
benda.
Gaya Pegas
F = k ∆X
Dimana :
F = gaya pegas (N)
k = Konstanta Pegas
∆X = perubahan Jarak (m)
Gaya Normal
N
W
N
W sin α
W cos α
W
α
N=W
N = W cos α
Dimana :
w = berat benda (Newton)
= m.g
N = gaya normal yang merupakan gaya
reaksi dari bidang kepada benda.
Gaya Gesek
fg
F
Arah gaya gesek sejajar dengan bidang sentuh dan
berlawanan dengan arah gerak
Gaya gesek dalam keadaan diam disebut gaya gesek
statis
Gaya gesek dalam keadaan bergerak disebut gaya
gesek kinetis
fg = µg N
dimana:
fg = gaya gesek (N), µg = koefisien gesekan,
N = gaya Normal (N)
Jika F < fs(max) ⇒ gaya gesek yang bekerja sama
dengan gaya penarik
Jika F = fs(max) ⇒ benda tepat saat akan bergerak
Jika F > fs(max) ⇒ benda mulai bergerak. Pada saat
benda mulai bergerak yang berlaku adalah gaya
gesekan kinetis (fk)
Syarat benda berputar tanpa slip. Besarnya gaya
gesekan : fg < µN
- Gaya Tegangan Tali
Benda diam ;
berlaku HK.
Newton I
T = mg
T
T
mg
a
T
mg
a
Berlaku HK.
Newton II
Benda bergerak
ke atas dengan
percepatan a
ΣF = ma
T – mg = ma
T = ma + mg
mg
Berlaku HK.
Newton II
Benda bergerak ke
bawah dengan
percepatan a
ΣF = ma
mg - T = ma
T = mg – ma
T
T a
a
m1g
m2g
Massa tali, massa katrol dan
gesekan dengan katrol
diabaikan.
Dari gambar dapat diambil
pernyataan bahwa m1 > m2.
T oleh m1
T = m1g – m1a
T oleh M2
T = m2g + m-2a
Sehingga percepatan menjadi :
m1 − m 2
a=
g
m1 + m 2
Momen Gaya
Gaya yang menyebabkan benda bergerak rotasi
Momen gaya didefinisikan sebagai hasil perkalian
antara gaya (F) dengan jarak (d) kegaris kerja
gaya.
τ = F .d
Momen Gaya Positif jika arah putaran gaya searah
dengan putaran jarum jam
Momen Gaya Negatif jika arah putaran gaya
berlawanan dengan putaran jarum jam
τ = - F.d
F
d
τ = F.d
d
Jika bekerja bayak gaya
τ = ΣF.d
F
Momen Koppel
Jika gaya membentuk Kopple ( pasangan
dua buah gaya yang sejajar, sama besar
dan berlawanan arah, maka τ = F.d (d
menyatakan jarak kedua gaya , yang
disebut dengan lengan kopple)
Momen Kopple didefinisikan sebagai Hasil
perkalian gaya dan jarak
M = F.d ; M = Momen kopple
F
F
d
M = -F.d
d
F
M = F.d
F
Kesetimbangan Benda
Suatu benda dikatakan
setimbang jika benda tersebut
memiliki sesetimbangan
translasi ( benda diam atau
bergerak beraturan) dan
kesetimbangan rotasi ( benda
diam atau berputar dengan
kecepatan sudut yang tetap)
ΣF = 0
Στ = 0
Contoh momen gaya:
A
B
C
Panjang batang BC = 10 m, massa batang
diabaikan
A adalah titik Tumpuan
Panjang BA = 4 m
mC = 8 kg
g = 10 m/s2
Tentukanlah :
a. FB agar benda setimbang !
b. Gaya atekan pada bidang tumpuan A!
c. momeen di C !
Jawab:
FA
A
C
B
FC
FB
a. Besarnya FB agar Batang dalam
keadaan setimbang
Στ = 0
FC.(AC) – FB.(AB) = 0
8.10.(6) – FB.(4) = 0
480 – 4.FB = 0
480 = 4.FB
FB = 480 / 4
FB = 120 N
NA
A
C
B
FC
FB
b. Besarnya FA agar Batang dalam
keadaan setimbang
ΣF = 0
Komponen gaya yang bekerja adalah komponen
gaya kearah sumbu y; sehingga :
ΣFy = 0
FA – FB - FC = 0
FA – 120 - 80 = 0
FA – 200 = 0
FA = 200 N
FB = 120 N
FA
A
C
B
FB
FC
c. Besarnya Momen Gaya di C
ΣτC = FA.(CA) – FB.(CB)
ΣτC = 200.(6) – 120.(10)
ΣτC = 1200 -1200
ΣτC = 0
* MODULUS ELASTISITAS
Modulus elastisitas adalah
perbandingan antara tegangan
(stress) dan regangan (strain).
Tegangan (stress)
F
σ =
A
Dimana :
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2 )
REGANGAN (strain)
∆L
e=
L
Dimana :
∆L =Perubahan
panjang (m)
L = luas penampang
(m)
Modulus Young (elastisitas )
σ
F. L
E=
=
e
A.∆L
Sifat Elastis dari Material
Biologis
Sifat Elastis dari tulang dan komponennya
Material
Modulus young
( x 1010 )
Kekuatan
( X 107 N/m2)
2,24
1,66
0,02
9,8
0,5
0,7
1,02
0,64
< 0,001
14,7
4,4
0,01
Tarikan
Tulang
komponen mineral
Komponen proten
Tekanan
Tulang
komponen mineral
Komponen proten
Kekuatan tulang paha (fermur)
berbagai spesies
Tipe Fermur
Kekuatan tarik
( x 107 N/m2 )
Kekuatan tekan
( x 107 N/m2 )
Manusia
Kuda
Sapi
Babi hutan
Babi
Rusa Kutub
Burung Unta
12,4
12,1
11,3
10,0
8,8
10,3
7,1
17,0
14,5
14,7
11,8
10,0
13,3
12,0
Tulang manusia terdiri dari
komponen mineral, protein, air,
dan bahan lain.
Kandungan mineral di dalam
tulang adalah sekitar 70% dan
kandungan protein sekitar 20 %
dan 10 % lagi komponen
lainnya.
contoh
Contoh – contoh Penggunaan
Gaya terhadap Tubuh
Manusia
Gaya gesek
Dimana
FH = gaya gesekan horisonta,
N = Gaya Normal
R = Resultan FH dengan N
Contoh Nilai Koefisien
Gesekan
Bahan
µs
Baja Terhadap Baja
0,15
Ban Karet terdjalan beton
kering
Ban Karet terdjalan beton
basah
Baja terhadap es
1,00
0,03
Anatara Tendon dan selubung
0,013
Sendi Tulang normal
0,003
0,7
Gaya Otot
Gerak dan postur
mahluk hidup
dikendalikan oleh
gaya--gaya yang
gaya
dihasilkan otototot-otot
Sebuah otot terdiri
dari sejumlah besar
fiber (serat) yang selselselnya mempunyai
kemampuan kontraksi
bila dirangsang oleh
pulsa--pulsa yang
pulsa
datang padanya dari
sarf--saraf.
sarf
Sebuah otototot-biasanya
terikat pada kedua
ujung pada dua tulang
yang berbeda oleh
tendon--tendon.
tendon
Kedua tulang digandengkan oleh
sambungan lentur yang dinamakan sendi
Kontraksi otot menghasilkan dua pasang
gaya yang bertindak pada dua tulang dan
otot--otot dititik tempat tendonotot
tendon-tendon
terikat.
Ini adalah gaya aksi dan reaksi antara
masing--masing tulang dan otot.
masing
Gaya maksimum yang dapat dikenakan
oleh otot bergantung pada luas tampangtampanglintangnya, dan pada manusia kira kira 50
lb/in2 atau 35 N/cm2
Biomekanika atau kinesiologi adalah
penelahan tentang bagaimana gayagaya-gaya
otot bertindak dan menghasilkan
kesetimbangan dan gerak manusia.
Gaya Otot Yang melibatkan Tuas
( Momen Kopel )
Dimana :
W = gaya berat
F = gaya dititik tumpuan
M = Gaya Otot