Sabtu, 13 Maret 2010

dinamika 2

Hukum pertama Newton: Hukum Inertia

Hukum Newton ketiga, masing-masing pemain ski saling mendorong dengan gaya yang sama tetapi berkebalikan arah

Hukum ini juga disebut Hukum Inertia atau Prinsip Galileo.

Formulasi alternatif:

  • Setiap pusat massa benda tetap berada dalam keadaan istirahat, atau gerak seragam lurus ke kanan, kecuali dipaksa berubah dengan menerapkan gaya ke benda tersebut.
  • Sebuah pusat massa benda tetap diam, atau bergerak dalam garis lurus (dengan kecepatan, v, sama), kecuali diberi gaya luar.

Dalam notasi kalkulus, dapat dikemukakan dengan: \frac{d}{dt}\mathbf{v} = \mathbf{0}

Meskipun hukum Newton pertama merupakan khasus spesial dari hukum Newton kedua (lihat bawah), hukum pertama menjelaskan frame referensi di mana kedua hukum lainnya dapat dibuktikan benar. Frame referensi ini disebut referensi frame inertial atau Galilean referensi frame, dan bergereak dengan kecepatan konstan, yaitu, tanpa percepatan.

Dalam formal tidak resmi, Aristotle berpikir bahwa benda akan diam bila kalian biarkan diam, diam secara alami, dan gerakan membutuhkan suatu penyebab. Normal bila ia berpikir begitu, karena setiap gerakan (kecuali objek celestial) yang diamati oleh pengamat akan berhenti karena gesekan. Tetapi teori Galileo menyatakan bahwa "Benda bergeral secara alami dengan kecepatan tetap, bila dibiarkan sendiri."

Berjalan dari Aristotle "Keadaan alami benda adalah diam" ke hukum pertama Newton adalah penemuan yang penting dan dalam fisika. Dalam kehidupan sehari-hari, gaya gesek biasanya menyebabkan benda bergerak menjadi pelan dan membawanya ke keadaan diam. Newton menjelaskan model matematika yang seseorang dapat menurunkan gerakan benda dari sebab dasar: gaya.


gaya gesekan..

Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya Stokes.

Secara umum gaya gesek dapat dituliskan sebagai suatu ekspansi deret, yaitu

\vec{f} = - b_0 \frac{\vec{v}}{|\vec{v}|} - b_1  v \frac{\vec{v}}{|\vec{v}|} - b_2 v^2 \frac{\vec{v}}{|\vec{v}|} - ..,

di mana suku pertama adalah gaya gesek yang dikenal sebagai gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan suku kedua dan ketiga adalah gaya gesek pada benda dalam fluida.

Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engsel pintu yang berderit, dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gerakan kakinya hanya akan menggelincir di atas lantai. Tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan, mobil hanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat tercipta parasut.


Jenis-jenis gaya gesek

Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua buah benda yang padat saling bergerak lurus, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis, yang dibedakan antara titik-titik sentuh antara kedua permukaan yang tetap atau saling berganti (menggeser). Untuk benda yang dapat menggelinding, terdapat pula jenis gaya gesek lain yang disebut gaya gesek menggelinding (rolling friction). Untuk benda yang berputar tegak lurus pada permukaan atau ber-spin, terdapat pula gaya gesek spin (spin friction). Gaya gesek antara benda padat dan fluida disebut sebagai gaya Coriolis-Stokes atau gaya viskos (viscous force).

Gaya gesek statis

Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring. Koefisien gesek statis umumnya dinotasikan dengan μs, dan pada umumnya lebih besar dari koefisien gesek kinetis.

Gaya gesek statis dihasilkan dari sebuah gaya yang diaplikasikan tepat sebelum benda tersebut bergerak. Gaya gesekan maksimum antara dua permukaan sebelum gerakan terjadi adalah hasil dari koefisien gesek statis dikalikan dengan gaya normal f = μs Fn. Ketika tidak ada gerakan yang terjadi, gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya gesek maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh gaya gesekan yang setara dengan besar gaya tersebut namun berlawanan arah. Setiap gaya yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan terjadi. Setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat digunakan untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek kinetis.

Gaya gesek kinetis

Gaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan μk dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang sama.


KOOFISIEN GESEKAN STATIK DAN KINETIK

Perhatikan bahwa hubungan antara gaya normal dan gaya gesekan pada persamaan di atas hanya untuk besarnya saja. Arah kedua gaya tersebut selalu saling tegak lurus satu dengan yang lain, sebagaimana diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Berikut ini keterangan untuk gambar di bawah : fk adalah gaya gesekan kinetik, fs adalah gaya gesekan statik, F adalah gaya tarik, N adalah gaya normal, w adalah gaya berat, m adalah massa, g adalah percepatan gravitasi.


Rumus medan gravitasi

Bila terdapat suatu obyek bermassa \!m_i pada posisi \!\vec{r}_i maka medan gravitasi yang disebabkan oleh obyek tersebut di titik \!\vec{r} dirumuskan sebagai

\vec{g}_i(\vec{r}) = -G \frac{m_i}{ \left|  \vec{r} - \vec{r}_i \right|^3} (\vec{r} - \vec{r}_i)

dengan:

  • \!G: adalah konstanta univeral gravitasi Newton.
  • m_i\!: adalah massa penyebab medan gravitasi.
  • \vec{r}_i: adalah posisi massa ke-i.
  • \vec{r}: adalah posisi tempat medan gravitasi dihitung.

Perhatikan bahwa tidak seperti dalam hal rumusan medan listrik, di mana muatan dapat berharga positif atau negatif, dalam hal medan gravitasi massa selalu berharga positif, sehingga medannya selalu menuju atau mengarah ke titik pusat penghasil medannya. Dengan kata lain apabila di dalam lingkungan medan gravitasi ditempatkan obyek bermassa, maka obyek tersebut akan mengalami gaya gravitasi yang arahnya menuju penyebab medan gravitasi. Dengan demikian dapat dimengerti mengapa gaya gravitasi selalu bersifat tarik-menarik.

Percepatan gravitasi

Dalam beberapa kasus, massa penyebab gravitasi sedemikian besarnya, sehingga medan gravitasi dapat dianggap tetap, walaupun titik pengamatan diubah. Untuk kasus ini lebih lazim jika ditetapkan suatu percepatan gravitasi, yang berupa suatu konstanta.

getaran dan gelo,bang

Getaran dan Gelombang merupakan salah satu materi yang dipelajari dalam Fisika. Setelah mempelajari tentang gelombang, kita bisa menjawab fenomena gelombang air laut. Misalnya, kenapa pantai tidak pernah banjir padahal kalau diperhatikan gelombang air laut, terlihat mengalir ke arah pantai?. Kenapa bunyi tidak terdengar diruang hampa? Dan pertanyaan lain seputar getaran dan gelombang. Sebelumnya saya pernah menulis tentang filosofi hukum newton dalam kehidupan.

Pengertian Getaran

Getaran adalah gerakan bolak balik melalui titik kesetimbangan. Sebagai contoh adalah gerakan pendulum, gerakan ayunan, getaran dawai gitar. Ketika ayunan dalam keadaan diam, berarti ayunan berada dalam keadaan setimbang, setelah digerakkan ayunan akan bergerak bolak balik melewati titik kesetimbangan. Begitu juga pada dawai gitar, ketika dawai gitar dalam keadaan diam, berarti dawai dalam keadaan setimbang, ketika dawai gitar dipetik, maka akan terjadi getaran bolak balik melewati titik kesetimbangan. Itulah yang disebut sebagai getaran.

Pengertian Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat. Sebagai contoh ketika kita menggerakkan ujung tali pramuka naik turun, maka getaran yang kita lakukan akan merambat, sehingga akan terbentuk gelombang tali. Pernah mencoba? Kalau tidak ada boleh juga pakai tali jemuran tetangga :P. Berdasarkan perlu atau tidaknya medium, gelombang dibedakan menjadi dua yakni gelombang elektromagnetik dan gelombang mekanik. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium / perantara. Misalnya adalah gelombang cahaya. Cahaya matahari bisa sampai ke bumi, padahal di atas atmosfer adalah ruang vakum / ruang hampa, tidak ada medium apapaun untuk merambat. Hal itu membuktikan bahwa cahaya tidak memerlukan medium untuk merambat, sehingga cahaya termasuk ke dalam gelombang elektromagnetik. Sedangkan gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium/perantara untuk merambat. Sebagai contoh adalah gelombang tali, gelombang bunyi, gelombang air laut, dsb.

Gelombang Memindahkan Energi

Salah satu sifat gelombang adalah gelombang dapat memindahkan energi. Pada saat kita menggerakkan pecut / cemeti / cambuk, energi berpindah dari tangan kita ke pecut. Getaran pecut merambat bersamaan dengan energi dari yang berasal dari tangan kita. Jika ujung pecut mengenai OBJEK (misalnya kulit tubuh), maka energi tadi bisa merobek kulit kita. Contoh lain adalah gelombang air laut, energi yang dipindahkan gelombang air laut bisa menghancurkan objek (misalnya kapal dan karang) bahkan memecahkan karang. Energi yang dibawa gelombang tsunami dari getaran akibat pergeseran lempeng bumi menghancurkan hampir seluruh kota Aceh. Gelombang suara dengan frekuensi tinggi dapat memecahkan objek gelas. Energi yang dibawa oleh gelombang suara pada insiden bom Marriott dan Ritz Carlton dapat memecahkan gendang telinga. Itu adalah bukti bahwa gelombang dapat memindahkan energi.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar