dinamika partikel

Dinamika
Dinamika
Partikel
mempelajari penyebab dari gerak yaitu gaya
Hukum I Newton
Hukum
Newton
Hukum II Newton
Hukum III Newton
DINAMIKA
PARTIKEL
gaya berat
gaya normal
jenis gaya
gaya gesek
gaya tegangan tali
analisis kuantitatif masalah dinamika partikel sederhana
Standart Kompetensi
2. Menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika.
Kompetensi Dasar
2.3
Menerapkan Hukum Newton sebagai prinsip dasar dinamika untuk gerak lurus,
gerak vertikal, dan gerak melingkar beraturan
Indikator
1. Mendeskripsikan dinamika partikel
2. Mengidentifikasi penerapan prinsip hukum 1 Newton (hukum inersia) dalam
kehidupan sehari-hari
3. Mengidentifikasi penerapan prinsip hukum 2 Newton dalam kehidupan sehari-hari
4. Mengidentifikasi penerapan prinsip hukum 3 Newton dalam kehidupan sehari-hari
5. Menerapkan hukum newton pada gerak benda pada bidang datar/miring dengan dan
atau tanpa gesekan
39 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Dinamika
Partikel
DINAMIKA PARTIKEL
 Definisi dinamika partikel
Dinamika adalah cabang mekanika yang mempelajari penyebab dari gerak, yaitu
gaya. Karena benda yang ditinjau dianggap nsebagai partikel, maka disebut
dinamika partilel.
 Hukum – hukum Newton
 Hukum I Newton
Hukum I Newton disebut juga HUKUM KELEMBAMAN / INERSIA karena
menjelaskan tentang sifat kelembaman atau keseimbangan.
“jika resultan gaya yang bekerja pada benda bernilai nol maka benda yang
diam akan terus diam atau benda yang bergerak lurus dengan kecepatan tetap
akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap”
∑𝑭 = 0
∑ 𝐹 = resultan gaya (N)
Dari pernyataan di atas, dapat dijelaskan sebagai berikut:

Jika ∑ 𝑭 = 0 maka benda diam akan terus tetap diam

Jika benda yang bergerak lurus dengan kecepatan tetap, akan tetap
bergerak dengan kecepatan tetap
Example:
Ketika kita berdiri dalam bus yang sedang melaju kencang dan pengemudi
menginjak pedal rem sekaligus untuk menghentikan mobil, apa yang terjadi?
Kita terdorong ke depan. Mengapa? Sesuai hukum kelembaman, kita yang
sedang bergerak ke depan bersama bus cenderung tetap mempertahankan
gerak ke depan.
 Hukum II Newton
Hukum II Newton berbunyi:
“Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada sebuah
benda berbanding lurus dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan
massa benda ”
∑ 𝑭 = m.a
Keterangan:
a = percepatan benda (m/s2)
m = massa benda (kg)
40 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Dinamika
Partikel
Dari pernyataan di atas, dapat dijelaskan sebagai berikut:

Jika benda ditarik oleh gaya maka percepatan benda berbanding terbalik
dengan massa (a ~

1
𝑚
)
Jika benda yang bergerak lurus Jika benda ditarik oleh gaya maka
percepatan benda berbanding lurus dengan besarnya resultan gaya yang
bekerja pada benda (a ~ 𝐹)
Example:
 Hukum III Newton
Hukum II Newton berbunyi:
“Jika benda pertama melakukan gaya pada benda kedua maka benda kedua
akan melakukan gaya yang sama besar pada benda pertama, tetapi arahnya
berlawanan dengan arah gaya yang diberikan benda pertama ”
Faksi = -Freaksi
Example:

Aksi: Anda mendorong lantai ke belakang
Reaksi: lantai mendorong Anda ke depan

Aksi: tangan Anda mendorong air ke belakang
Reaksi: Air mendorong Anda ke depan

Aksi: peluru mendorong senapan ke belakang
Reaksi: senapan mendorong peluru ke depan
41 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Dinamika
Partikel
Contoh Soal
1. Sebuah sistem benda terdiri atas balok A dan balok B seperti pada gambar di
samping! Jika permukaan lantai licin, percepatan system adalah .... m/s2 (UN)
a. 2
d. 5
b. 4
e. 6
c. 5
2. Dari kelima data di bawah ini manakah yang memiliki percepatan paling besar?
Benda
Massa (kg)
Gaya (N)
a. 1
1
75
150
b. 2
2
40
200
3
75
250
4
75
300
5
100
350
c. 3
d. 4
e. 5
3. Saat kita mendorong tembok dengan gaya sebesar F, tembok tidak bergerak
karena....
a. Tembok merubah gaya yang kita berikan menjadi gaya vertikal
b. Tembok memberikan gaya membentuk sudut 90o terhadap F
c. Tembok memberikan gaya dengan besar yang sama, namun berlawanan
arah
d. Tembok memberikan gaya dengan besar yang sama dan searah
e. Tidak dapat ditentukan
Kaji Soal
1. Berikut adalah gambar yang menunjukkan lima buah benda, diberikan gaya
yang berbeda-beda.
Percepatan
besar
benda
ditunjukkan
yang
oleh
paling
gambar
nomor .... (UN)
a. (1)
d. (4)
b. (2)
e. (5)
c. (3)
42 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Dinamika
Partikel
2. Sebuah sistem benda terdiri dari balok A dan B seperti gambar. Jika permukaan
lantai licin maka percepatan sistem adalah ....(UN)
a. 6 m/s2
d. 2 m/s2
b. 5 m/s2
e. 1 m/s2
c. 4 m/s2
3. Rendra naik bus yang bergerak dengan kecepatan 60 km/jam. Tiba-tiba bus
direm secara mendadak, akibatnya Rendra terdorong ke depan. Hal ini
disebabkan karena.....
a. Gaya dorong bus
d. gaya dari rem
b. Sifat kelembaman dari Rendra
e. Gaya berat
c. Sifat kelembaman dari bus
4. Peristiwa dalam kehidupan sehari-hari berikut ini sesuai dengan hukum II
Newton adalah.....
a. Penumpang merasa aman di dalam pesawat yang sedang bergerak karena
resultan gaya pesawat sama dengan nol
b. Petani membutuhkan gaya yang lebih besar untuk mendorong gerobak berisi
hasil panen daripada saat gerobak dalam keadaan kosong
c. Sopir mengerem secara mendadak yang mengakibatkan penumpang
terdorong tubuhnya ke depan
d. Atlet pelari menggunakan papan start saat akan memulai perlombaan lari
e. Ani merasa kesulitan untuk memindahkan lemari bajunya
5. Bola tenis bermassa 0,06 kg dipukul dengan raket menggunakan gaya sebesar
0,24 N. Bola tersebut melaju dengan percepatan sebesar..... m/s 2
a. 1
c. 3
b. 2
d. 4
e. 5
 Jenis Gaya
 Gaya Berat
Gaya berat adalah gaya yang bekerja pada sebuah benda karena pengaruh
Gaya Gravitasi Bumi. (gaya yang dimiliki benda karena massanya).
w=m.g
keterangan:
w = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Arah gaya berat selalu menuju ke pusat bumi (ke bawah).
43 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Dinamika
Partikel
Perhatikan gambar di bawah ini:
w
 Gaya Normal
Gaya normal adalah gaya yang bekerja pada bidang sentuh antara dua
permukaan yang bersentuhan. Arah gaya normal selalu tegak lurus terhadap
bidang (baik bidang horisontal maupun bidang miring).
Perhatikan gambar di bawah ini:
 Gaya Gesek
Gaya gesek adalah gaya yang muncul ketika benda
bersentuhan dengan permukaan kasar. Arah gaya
gesek selalu berlawanan dengan arah gerak benda.
 Gaya Tegangan Tali
Gaya tegangan tali adalah gaya yang dikerjakan oleh tali pada suatu benda
dengan arah menjauhi bendanya.
T
Tegangan tali yang bekerja pada atap arahnya ke bawah
Tegangan tali yang bekerja pada balok arahnya ke atas
Kedua tegangan tali tersebut besarnya sama
w
 Analisis kuantitatif masalah dinamika partikel sederhana
Benda pada permukaan datar dalam keadaan diam
∑ 𝑭𝒚 = 0 (arah vertikal / di sumbu y)
N=w
44 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Dinamika
Partikel
Benda terletak pada bidang miring
w diproyeksikan terhadap sumbu x dan y
wx = w sin 𝜃 dan wy = w cos 𝜃
Benda akan bergerak pada sumbu x tetapi
pada sumbu y tidak.
∑ 𝑭𝒚 = 0 (arah vertikal / di sumbu y)
N = wy
Benda digantung
T
∑ 𝑭𝒚 = 0 (arah vertikal / di sumbu y)
T=w
w
Contoh Soal
1. Berapa besar gaya normal yang dialami oleh balok
bermassa 3 kg (g=10 m/s2) pada gambar
disamping ini?
a. 44 N
c. 30 N
e. 14 N
b. 42 N
F=14 N
d. 16 N
2. Seorang dengan massa 60 kg berada di dalam lift yang sedang bergerak ke
bawah dengan percepatan 3 m/s2, maka desakan kaki orang tersebut pada
lantai adalah ....
a. 420 N
c. 600 N
e. 780 N
b. 570 N
d. 630 N
3. Dua benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 6
kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol yang licin
seperti pada gambar. Mula-mula benda B ditahan
kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s2, maka percepatan
benda B adalah ....
a. 8 m/s2
d. 5 m/s2
b. 7,5 m/s2
e. 4 m/s2
c. 6 m/s2
45 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Dinamika
Partikel
4. Sebuah benda bermassa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Benda
tersebut diberi gaya yang searah dengan arah benda sehingga kecepatannya
berubah menjadi 8 m/s dalam waktu 4 sekon. Gaya yang dikenakan pada benda
tersebut sebesar .... N
a. 0,5
c. 1,25
e. 1,8
b. 0,75
d. 1,5
Kaji Soal
1. Agar gaya normal yang dialami oleh balok pada gambar di
N
F
samping ini adalah 20 N maka gaya F yang bekerja pada
balok tersebut adalah?
a. 50 N bawah
d. 20 N ke atas
b. 50 N ke atas
e. 20 N ke bawah
W=40 N
c. 30 N ke atas
2. Perhatikan gambar balok berikut ini. Jika massa balok 3 kg, dan percepatan
gravitasi 10 m/s2 maka gaya normal yang dialami balok adalah...
a. 27 N
d. 43 N
b. 30 N
e. 45 N
c. 33 N
3. Agar gaya normal yang bekerja pada balok sebesar 20 N maka besar dan arah
gaya luar yang bekerja pada balok adalah....
a. 50 N ke atas
d. 20 N ke atas
b. 30 N ke atas
e. 20 N ke bawah
w = 50 N
c. 30 N ke bawah
4. Perhatikan gambar di samping! Gesekan tali dan katrol
diabaikan. Jika massa m1 = 5 kg, g = 10 m/s2 dan m1 bergerak
ke bawah dengan percepatan 2,5 m/s2, maka berapakah massa
m2?
a. 0,5 kg
d. 2 kg
b. 1 kg
e. 3 kg
c. 1,5 kg
5. Sebuah truk kontainer bermassa 15.000 kg bergerak dengan kecepatan 25 m/s.
Kemudian truk direm dan berhenti dalam waktu 20 sekon. Gaya yang bekerja
pada truk hingga berhenti adalah sebesar .... N
a. 16500
c. 17500
b. 17250
d. 18250
46 | F i s i k a
SMA
X
(1)/MA
Nurul
e. 18750
Huda/BY
Triyanti
Mandasari