MK LISTRIK MAGNET IAIN Walisongo Semarang

Penerapan Hukum Newton
Pengertian Kesetimbangan
Suatu benda dikatakan setimbang jika dia dalam keadaan diam, diamakan
sebagai kesetimbangan statis. Sedangkan jika suatu benda bergerak dalam
kecepatan kostan, dinamakan sebagai kesetimbangan dinamis.
Konsep kesetimbangan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari,
sebagai contoh : struktur jembatan, struktur gedung. Dengan
mempertimbangkan gaya-gaya yang bekerja, sehingga struktur tersebut
tidak ambruk atau patah karena beban.
Keseimbangan benda titik
Untuk benda titik dianggap sama dengan sebuah partikel, yaitu mempunyai
massa dan bergerak secara translasi dan tidak bergerak secara rotasi.
Misal ada beberapa partikel dengan massa :
dan masing-masing partikel mempunyai posisi
sendiri-sendiri yaitu :
Sehingga total massanya adalah :
Pusat Massa
adalah sebuah titik pada benda tersebut
dimana massa semua penyusunnya dianggap
terpusat pada satu titik.
Sebagai contoh :
Ada 2 buah partikel dengan massa m1 dan m2 berada pada koordinat
kartesian searah sumbu x, dengan jarak m1 terhadap sumbu koordinat
pada x1 dan m2 pada x2. Maka pusat massa dari kedua partikel tersebuta
adalah :
pusat massa = PM, karena berada pada
sumbu x, maka bisa ditulis xPM.
Jika m1 = m2 = m, maka :
Jika partikel banyak, dan berada pada koordinat kartesian x, y dan z, maka:
Titik Berat
adalah suatu titik benda tersebut (atau disekitar benda tersebut) dimana
berat semua bagian dianggap terpusat pada titik tersebut.
Jika benda berada pada ruang dimensi 2, yaitu x dan y, maka :
Koordinat titik berat pada sumbu x :
Koordinat titik berat pada sumbu y :
Dengan : x adalah titik tengah pada sumbu x dan y adalah titik tengah
pada sumbu y dan A adalah luas dari benda tersebut.
Contoh 1 :
Contoh 2:
Contoh 3:
Pusat Massa Benda Kontinu
Gaya bergantung pada waktu (Impuls)
Pada bab sebelumnya sudah di bahas tentang hukum II newton dan
momentum dimana :
Momentum (p) adalah besaran perkalian massa dengan kecepatan.
Dan untuk hukum II newton adalah
atau
atau
Peristiwa tumbukan biasanya dalam waktu yang sangat singkat, akibat
persamaan di atas bahwa perubahan momentum yang kecil sekalipun
dapat menghasilkan gaya yang luar biasa besarnya. Akibatnya peristiwa
tumbukan dapat mengakibatkan kerusakan.
Peristiwa tumbukan biasanya dalam waktu yang sangat pendek, dengan Δt
kurang dari 1 (satu) detik. Jika digambarkan kebergantungan F terhadap
tmemilik pola seperti gambar di bawah :
Perkalian antara F dan Δt adalah luas di bawah kurva, karena peristiwa
tumbukan berlangsung dengan waktu sangat pendek, maka perkalian antara
gaya F dengan waktu yang relatif pendek disebut dengan Impuls.
Contoh :
Gaya bergantung pada posisi (Gaya Gravitasi)
Gaya bergantung pada kecepatan (Gaya Stokes)
Penjabaran persamaan viskositas stokes
Gaya stokes tau gaya penghambat karena adanya
kekentalan cairan.
Dengan :
Fs = gaya stokes
η = koefisien kekentalan
r = jari-jari bola
v = kecepatan relatif bola
Jika bola jatuh secara vertikal, maka pada bola bekerja gaya berat :
Dengan :
w = gaya berat bola
ρb = rapat massa bola
g = percepatan gravitasi
Selain itu juga bekerja gaya archimedes :
atau
Dengan :
FA = Gaya archimedes
ρf = rapat massa fluida
V = volume fulida
g = percepatan gravitasi
Dari gambar disamping didapatkan bahwa :
Atau menjadi :
Dengan :