Gaya Gravitasi - WordPress.com

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Medan gaya adalah daerah dimana terjadinya interakasi dari suatu gaya. Sebagai contoh
adalah medan gaya gravitasi, listrik dan magnet. Ketiga medan gaya ini adalah besaran
vektor. Suatu medan, merupakan sebuah vektor yang bergantung pada vektor lainnya.
- Medan Gravitasi
Medan gravitasi adalah medan yang menyebabkan suatu benda bermassa mengalami gaya
gravitasi. Medan ini dibangkitkan oleh suatu benda bermassa.
- Medan Listrik
Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik, seperti elektron,
ion, atau proton, dalam ruangan yang ada di sekitarnya.
- Medan Magnet
Medan magnet adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakan muatan listrik
(arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya.
B. Tujuan Penulisan
Tujuan kami dalam penyusunan makalah ini ialah :
 Sebagai penggenapan nilai tugas kelompok mata kuliah MEKANIKA.
 Dapat menjelaskan tentang Medan Gaya.
C. Rumusan Masalah
Dari tujuan maka masalah yang dapat dirumuskan adalah :
 Bagaimana hubungan antara Medan Gaya Konservatif dengan energi
Potensial dan Mekanika.
BAB II
PEMBAHASAN
 Gaya Medan Konservatif
Gaya konservatif yaitu gaya yang tidak bergantung pada jalan atau lintasan yang ditempuh,
melainkan hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhir benda. Medan konservatif yaitu
daerah atau ruang yang dipengaruhi gaya konservatif. Contoh gaya konservatif yaitu gaya
berat, gaya gravitasi newton, dan gaya elastik pegas.
- Gaya Berat
Gaya berat adalah gaya yang dialami semua benda yang berada di atas permukaan bumi.
Rumus :
W = (-mg)∆h
Keterangan:
W
m
g
= usaha (J)
= massa (kg)
= gravtasi (m/s2
∆h
= perpindahan (m)
Benda yang dilempar keatas
Jika gerak benda dengan gaya
berat benda tidak searah
maka W bertanda (-)
Keterangan :
1) ht = Ketinggian akhir
2) h0 = Ketinggian awal
3) w = Berat
4) W = usaha
Benda dilempar Kebawah
Jika gerak benda dengan gaya
berat benda tidak searah maka
w bertanda (+)
• Keterangan :
1) ht
2) h
3) w
4) W
5) ∆H
=
=
=
=
Ketinggian akhir
Ketinggian awal
Berat
usaha
= perubahan ketinggian
Benda bergerak ke samping
Jika gerakan tegak lurus dengan gaya berat maka W=0
- Gaya Gravitasi
Syarat :
h > 10km dari permukaan bumi
Rumus :
W gravitasi = GMm(1/r 1-1/r 2)
Keterangan :
W
= usaha (J)
G
= tetapan umum gravitasi (6,67 x 10-11 Nm2/kg2)
M
= massa bumi (6,0 x 1024 kg)
m
= massa benda
r1
= posisi awal dari pusat bumi
r2
= posisi akhir sampai pusat bumi
h
= ketinggian awal
Berikut gambar dari usaha oleh gaya gravitasi newton
- Gaya pegas
Usaha oleh Gaya Pegas
Rumus :
Wpegas = - ½ k (x22 – x12)
Keterangan :
W = usaha (J)
K = konstanta pegas ( N/m )
x1 = posisi awal saat seimbang
x2 = posisi akhir dihitung dari titik seimbang
Usaha oleh gaya pegas dapat digambarkan dengan :
① Hubungan Gaya Konservatif dengan Energi Potensial.
energi potensial berat konstan
Rumus :
Wk=-(EPak-EPaw)
Keterangan :
Wk
= Usaha oleh gaya-gaya konservatif
EPak = Energi potensial akhir
EPaw = Energi potensial awal
energi potensial gravitasi konstan
Rumus :
EPkons=mgh
Keterangan :
Epkons = Energi potensial gravitasi konstan
m
= Massa bumi
g
= Gravitasi
h
= Ketinggian
energi potensial elastis pegas
Rumus :
EPpegas= ½ kx2
Keterangan :
Eppegas
= Energi potensial pegas
k
= Tetapan pegas
x
= Panjang
② Hubungan gaya konservatif dengan hukum kekekalan energi mekanik
rumus :
EPak+Ekak=EPaw+EKaw
Keterangan :
Wres
= Usaha total oleh gaya resultan
EK
= Perubahan energi kinetik
Wk
= Usaha oleh gaya konservatif
Wtk
= Usaha oleh gaya tak konservatif
EM
= Perubahan eneri mekanik
Emaw
= Energi mekanik awal
Emak
= Energi mekanik akhir
1) Gaya berat
Syarat :
Dapat digunakan misalnya pada kasus gerak jatuh bebas , vertikal keatas , dan gerak peluru
jadi
EP=mgh dan EK=1/2 mv2
Rumus :
mghak+ ½ mv2ak=mghaw+ ½ mv2aw
Keterangan :
m
= Massa bumi
g
= Gravitasi
h
= Ketinggian
v
= kecepatan
Ak
= Akhir
aw
= Awal
2) Gaya pegas
Syarat :
Dapat digunakan misalnya pada kasus gerak benda yang dihubungkan ke ujung pegas
mendatar jadi
EPpegas=kx2 dan EKbenda=mv2
Rumus :
½ kx2ak+ ½ mv2ak= ½ kx2aw+ ½ mv2aw
Keterangan :
m
= Massa bumi
k
= Konstanta pegas
x
= Simpangan
v
= kecepatan
Ak = Akhir
aw = Awal
contoh soal
1. Sebuah balok bermassa 10kg didorong dari dasar suatu bidang miring yang
panjangnya 5m dan puncak bidang miring dianggap licin ( g = 10 m/s2 ). Usaha yang
harus dilakukan untuk mendorong balok adalah….
a.300 Joule
b.1500 Joule
c.3500 Joule
d. 3800 Joule
e. 4000 Joule
penyelesaian
Diketahui : g
= 10 m/s2
m = 10 kg
h =3m
e =5m
Ditanya :
W = ....?
Jawab :
W
= (-mg)∆H
= (-10 . 10 ) ( 0 – 3 )
= -100 . (-3)
= 300 Joule
2. Sebuah roller coaster bergerak dari titik tanpa kecepatan awal . Jika selama gerakan
tidak ada gesekan , hitung berapa kecepatan roller coaster titik B! (g=10 m/s)
a.10
b.11
c.5
e. 10
d. 10
penyelesaian
diketahui :
ha = 25 m
hb = 0 m
ditanya : Vb = ⋯ ?
Jawab :
EPak+EKak= EPaw+EKaw
mghB+mv2B= mghA+0
2ghB+v2B
V2 B
VB
VB
VB
VB
= 2ghA
= 2ghA-2ghB
= 2g(hA-hB )
= 2.10 (25-0)
= 500
=10
m/s