Document

MEKANIKA
TEKNIK
TIM FISIKA
TEKNIK INDUSTRI
UNIVERSITAS GUNADARMA
2017
Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang berhubungan
dengan perilaku benda yang menjadi subyek gaya atau
perpindahan, dan efek selanjutnya pada benda
tersebut dalam lingkungan mereka.
HUKUM NEWTON I
Hukum Pertama: Sebuah benda yang diam atau
bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap
diam atau tetap bergerak pada kecepatan
konstan jika tidak ada resutan gaya yang bekerja
pada benda tersebut
 Inersia:
keadaannya
sifat suatu benda untuk mempertahankan
Apa yang terjadi pada pengemudi jika mobil bergerak dari
keadaan diam atau ketika tiba-tiba mengerem?
a. Pengemudi terdorong ke belakang. Benda yang diam
cenderung tetap diam
b. Pengemudi bergerak ke depan ketika terjadi pengereman.
Benda yang bergerak cenderung untuk terus bergerak.
Jika benda bergerak cenderung tetap bergerak,
benda kenapa tidak bergerak terus bergerak
selamanya?
Benda tidak terus bergerak selamanya karena hampir
selalu ada gaya tidak seimbang yang bekerja
Ada gesekan
Tipe-tipe Gesekan
– Sliding friction: ice skating
– Rolling friction: bowling
– Fluid friction (air or liquid): air or water resistance
– Static friction: initial friction when moving an
Di luar angkasa, jauh dari gravitasi
dan setiap sumber gesekan,
sebuah roket diluncurkan dengan
kecepatan dan arah tertentu akan
terus dalam arah yang sama dan
pada kecepatan yang sama
selamanya.
Hukum Newton II
• Hukum Kedua: Ketika suatu resultan gaya
bekerja pada suatu benda  percepatan 
Proporsional terhadap gaya dan berbanding
terbalik terhadap massanya.
F
a
m
Percepatan: 2 m/s2
Percepatan: 4 m/s2
F
F
a/2
a
Apa kata F = m a ?
Sesuatu yang sangat besar (massa
yang tinggi) yang mengubah
kecepatan sangat lambat (akselerasi
rendah), seperti gletser, masih bisa
memiliki kekuatan besar.
Sesuatu yang sangat kecil (massa rendah)
yang mengubah kecepatan sangat cepat
(akselerasi tinggi), seperti peluru, masih bisa
memiliki kekuatan besar.
Contoh 1. Sebuah gaya 4.2 x 104 N bekerja pada sebuah
pesawat yang memiliki masa 3.2 x 104 kg selama takeoff.
Berapa gaya pada pilot pesawat dengan BB 75-kg?
Pertama kita mencari
percepatan a
pesawat
+
F = 4.2 x 104 N
F = ma
m = 3.2 x 104 kg
F 4.2 x 104 N
a 
4
m 3.2 x 10 kg
a = 1.31 m/s2
Untuk mendapatkan F pada 78-kg pilot, asumsi
percepatan sama
F = ma = (75 kg)(1.31 m/s2);
F = 98.4 N
Berat dan Masa
• Berat adalah gaya yang disebabkan oleh
gravitasi. Arah ke bawah dan bervariasi
pada lokasi yang berbeda..
• Masa adalah konstanta universal yang
merupakan ukuran inersia tubuh
F = m a so that: W = mg and m =
W
g
Contoh Masa dan Berat
Berapa berat dari 10 kg balok ?
10 kg
9.8 m/s2
W = mg = (10 kg)(9.8 m/s2)
m
W
W = 98 N
Berapa masa dari 64 lb bloks?
W = mg
32 ft/s2
64 lb
64 lb
m
 2 slugs
2
32 ft/s
Masa konstan, Berat bervariasi.
28 N
2.8 m/s2
24 lb
8 ft/s2
98 N
9.8 m/s2
96 lb
32 ft/s2
Masa = 10 kg
Masa = 3 slugs
Ketidakkonsistenan Penggunaan
Sering satuan metrik dipakai secara tidak konsisten.
Masa dalam kg sering dipergunakan sebagai berat (N).
Kadang-kadang disebut kg gaya.
F
10 kg
Seorang ahli kimia mungkin
diminta menimbang suatu
bahan dengan berat 200 g.
Juga kadang kita menemui
10-kg beban sebagaimana
seperti berat.
Kilogram adalah suatu masa – tidak pernah
berupa gaya – dan ini tidak berhubungan dengan
arah atau bervariasi karena gravitasi.
Hukum Newton III
Gaya aksi dan reaksi antara benda yang
berhubungan mempunyai besar dan garis aksi
yang sama dan berlawanan arah
http://www.allstar.fiu.edu/aero/rocket1a.htm
Kita gunakan kata dilakukan oleh dan terhadap
untuk mempelajari gaya aksi dan reaksi
Aksi
Reaksi Gaya aksi dilakukan oleh tangan
terhadap batang
Gaya reaksi dilakukan oleh batang
terhadap tangan
Hukum Newton III pada alam
Seekor ikan menggunakan
sirip untuk mendorong air
ke belakang. Air bereaksi
dengan mendorong ikan ke
depan
Besarnya gaya pada air
sama dengan besarnya
gaya pada ikan, arah
berlawanan
Contoh: 60 kg atlit mendorong 10 kg skateboard, Jika dia
menerima percepatan 4 m/s2, berapakan percepatan
skateboard?
Gaya pelari = -(Gaya papan seluncur)
mr ar = -mb ab
(60 kg)(4 m/s2) = -(10 kg) ab
Gaya Papan
(60 kg)(4 m/s)
2
a
 24 m/s
-(10 kg)
Gaya Pelari
a = - 24 m/s2
Review Free-body Diagrams:
• Baca permasalahan; gambarkan dan beri label
• Buatlah diagram gaya pada setiap obyek, dan
diagram vektor
• Nyatakan dalam persegi empat dan beri label
komponen x dan y
• Beri label semua komponen dan pilih arah
yang positif.
Contoh Free-body Diagram
300
600
A
B
Ay
300
Ax
A
B
600
Bx
4 kg
1. Sketsa gambar dan label
W = mg
2. Gambarkan dan label diagram vektor gaya.
3. Nyatakan dalam pesegi empat dan beri label
komponen x dan y
By
Aplikasi Hukum Newton II
• Baca, gambarkan dan beri label
permasalahan.
• Gambar free-body diagram untuk setiap body.
• Pilih sumbu x atau y sepanjang gerakan dan
pilih arah gerakan sebagai arah positif.
• Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu :
SFx = m ax
SFy = m ay
• Selesaikan besaran yang belum diketahui.
Contoh: Sebuah kereta dan kusir memiliki masa 120 kg. Berapa gaya
yang dibutuhkan untuk menghasilkan percepatan 6 m/s2 jika gesekan
di abaikan?
1. Baca permasalahan dan gambar sketsanya.
Diagram untuk kereta:
n
W
F
x
+
2. Gambar diagram vektor gaya dan beri label.
3. Pilih sumbu x sepanjang gerakan dan indikasikan
arah kanan sebagai nilai positif
4. Tulis hukum Newton II untuk kedua sumbu
Diagram untuk kereta:
m = 120 kg
n
F
x
W
ay = 0
SFy = 0; n - W = 0
Gaya normal n sama
dengan berat W
+
SFx = max; F = ma
F = (120 kg)(6 m/s2)
F = 720 N
Hukum Gravitasi Newton
• Dua partikel dengan massa m1 dan m2 akan saling tarik
menarik secara proporsional terhadap massanya dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya
F=G
𝒎𝟏 𝒎𝟐
𝒅𝟐
d = jarak antara 2 partikel
G = konstanta gravitasi