Gerak Melingkar

Gerak melingkar merupakan gerak benda yang lintasannya membentuk lingkaran. Banyak contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari, seperti gerakan komidi putar, gerak bandul yang diayunkan berputar, pelari yang mengelilingi lapangan berbentuk lingkaran, atau gerakan akrobatik di pasar malam "tong stan". Jika anda menggambar sebuah bangun berupa lingkaran, maka gerakan pena anda merupakan gerak melingkar. Pada bab ini kita akan mengenal besaran-besaran yang berlaku dalam gerak melingkar yaitu, frekuensi putaran, periode putaran, kecepatan linier, kecepatan sudut, dan percepatan sentripetal. Secara khusus kita akan membahas dua gerak melingkar yaitu gerak melingkar beraturan dan gerak melingkar berubah beraturan.

A. Gerak Melingkar Beraturan.

Benda dikatakan bergerak melingkar beraturan jika lintasannya berupa lingkaran dengan kelajuan tetap,.ingat bukan kecepatan tetap. Hal ini dapat dijelaskan melalui gambar berikut,

Pada gambar di atas kelajuan materi dititik A, B, C dan D bernilai sama atau tetap. Namun arahnya di setiap titik tersebut berbeda. Hal inilah yang membedakan antara laju dan kecepatan gerak benda melingkar. Kecepatan di A dengan arah ke atas, kecepatan di titik B arah ke kiri, kecepatan di titik C arah ke bawah dan kecepatan di D arah ke kanan.

Beberapa besaran pada gerak melingkar beraturan

1. Periode dan Frekuensi 
Periode (T) putaran sebuah benda didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk satu kali putaran. Jika untuk menempuh satu kali putaran diperlukan waktu 5 sekon maka boleh dikatakan periode putaran benda (T) tersebut adalah 5 sekon. Jika untuk menempuh n putaran diperlukan waktu selama t sekon, maka periode benda dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Dimana : 
T = periode (sekon)
t  = waktu selama putaran (sekon)
n = banyaknya putaran
Frekuensi (f) adalah banyaknya putaran persatuan waktu. Jika sebuah roda berputar pada porosnya 10 kali putaran selama 5 sekon maka frekuensi perputaran roda tersebut sebesar 2 Hz. Jika untuk melakukan n putaran memerlukan waktu t sekon maka frekuensi dapat dinyatakan dalam persamaan :

Hubungan antara periode (T) dan frekuensi dinyatakan dalam persamaan berikut :

atau :

Contoh soal :
Sebuah materi melakukan gerak melingkar selama 5 menit. Jika dalam waktu tersebut , materi telah melakukan 600 putaran maka frekuensi dan periode putaran materi tersebut adalah....
Solusi :
Materi telah melakukan 600 putaran (n) selama 5 menit = 5 x 60 sekon = 300 sekon (t), maka :
a. f  = n/t  = 600/300 = 2 Hz
b. T = t/n  = 300/600 = 0,5 sekon
 atau untuk mencari T = 1/f, sehingga T = 1/2 sekon.


2. Kecepatan sudut dan kecepatan linier
Kecepatan sudut didefinisikan sebagai besar sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Dalam gerak melingkar beraturan, kecepatan sudut atau kecepatan anguler untuk selang waktu yang sama selalu konstan. Untuk partikel yang melakukan gerak satu kali putaran, berarti sudut yang ditempuh adalah 360 derajat atau 2 pi dan waktu yang diperlukan untuk satu kali putaran disebut satu periode (T). Maka kecepatan sudut dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Hubungan antara kecepatan sudut dengan kecepatan linier dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Karena 

                                                          

Maka : 

Read More

Gerak Peluru/Parabola

 Gerak peluru atau parabola pada dasarnya merupakan perpaduan antara gerak horizontal (searah dengan sumbu x) dengan vertikal (searah sumbu y). Pada gerak horizontal bersifat GLB (Gerak Lurus Beraturan) karena gesekan udara diabaikan. Sedangkan pada serak vertikal bersifat GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) karena pengaruh percepatan grafitasi bumi (g).

A. Kecepatan

disebabkan gerak parabola merupakan perpaduan antara dua gerak maka masing-masing elemen gerak kita cari secara terpisah. Rumusnya sebagai berikut :

Jadi vx merupakan peruraian kecepatan awal (vo) terhadap sumbu x sedangkan vy merupakan peruraian kecepatan awal  (vo) terhadap sumbu y.Nilai vx sepanjang waktu terjadinya gerak parabola bersifat tetap karena merupakan GLB. Namun nilai vy berubah karena pengaruh percepatan grafitasi bumi, sehingga saat peluru naik merupakan GLBB diperlambat dan saat peluru turn merupakan GLBB dipercepat.

Setelah kita mendapatkan nilai vx dan vy, dapat dicari kecepatan gabungannya dengan menggunakan rumus :

disaat peluru mencapai titik tertinggi maka vy = 0 maka v = vx . Selain itu rumus vy di atas hanya berlaku untuk awal peluru bergerak sampai mencapai titik tertinggi. maka kita harus hati2 dalam mengerjakan soal....apakah waktu yang diketahui kurang dari waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik tertinggi atau justru melebihinya. namun untuk mengantisipasinya kita tidak perlu mencari besar waktu saat mencapai titik tertinggi.....saat nilai vy < 0 atau negatif maka rumus tersebut tidak berlaku lagi.  

Truzz... rumus apa yang kita pakai untuk mencari Vy??

Jawabannya : vy kita cari dengan menggunakan rumus Gerak Jatuh Bebas. tentu saja waktu yang dimasukkan dalam rumus telah dikurang terlebih dahulu dengan waktu saat mencapai titik tertinggi.... (Hmm... karena saat melewati titik tertinggi kita menggunakan rumus baru...jadi waktunya pun dimulai dari titik ini juga....bukan dari waktu peluru mulai bergerak). mengenai waktu untuk mencapai titik tertinggi akan dibahas di bawah....sedangkan kalau kalian lupa tentang Gerak Jatuh bebas coba kalian cari disini.

B. Jarak Tempuh

Jarak tempuh Peluru juga terdiri atas dua jenis yakni ketinggian peluru (y) dan jarak hrizontal/mendatar peluru (x). adapun rumus jarak tempuh sebagai berikut :

Seperti halnya kecepatan peluru..... rumus di atas untuk yang bagian ketinggian peluru (y) hanya berlaku untuk setengah gerakan awal yakni awal peluru bergerak hingga titik tertinggi. saat melampaui titik tertinggi maka gerakan vertikalnya sama halnya dengan gerak jatuh bebas... baik kecepatannya (vy) maupun ketinggiannya (y atau h)


C. ketinggian Maksimal (hmaks) dan Jarak Tempuh Maksimal (xmaks)

Rumus ketinggian maksimum adalah :

dan waktu saat ketinggian maksimum terjadi :

bila diketahui ketinggan maksimumnya juga dapat dicari waktunya dengan rumus :

demikian pula bila waktu saat ketinggian maksimum diketahui maka ketinggian maksimumnya dapat dicari dengan rumus :

Sedangkan jarak tempuh horizontal terjauh/maksimalnya dapat dicari dengan rumus :

yang harus diingat adalah pelajaran trigonometri bahwa nilai sin 2a = 2.sin a.cos a
ingin belajar lebih jauh..?? silahkan klik di sini....

waktu untuk mencapai jarak tempuh terjauh sama dengan dua kali waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik tertinggi :

Keterangan  :

hmaks = Ketinggian maksimum (m)

xmaks = Jarak tempuh mendatar/horizontal terjauh (m)

t          = Waktu (s)

sebagai tambahan.... untuk memperoleh jarak tempuh horizontal terjauh dengankecepatan awal yang sama adalah dengan sudut elevasi sebesar 45^o.

Read More

GERAK PARABOLA

Gerak jatuh bebas atau GJB adalah salah satu bentuk gerak lurus dalam satu dimensi yang hanya dipengaruhi oleh adanya gaya gravitasi. Variasi dari gerak ini adalah gerak jatuh dipercepat dan gerak peluru.
[sunting] Rumus umum

Secara umum gerak yang hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi memiliki bentuk:

y = y_0 + v_0 \cdot t + \frac12 g t^2 \!

di mana arti-arti lambang dan satuannya dalam SI adalah

* t adalah waktu (s)
* y adalah posisi pada saat t (m)
* y0 adalah posisi awal (m)
* v0 adalah kecepatan awal (m/s)
* g adalah percepatan gravitasi (m/s2)

Akan tetapi khusus untuk GJB diperlukan syarat tambahan yaitu:

v_0 = 0 \!

sehingga rumusan di atas menjadi

y = y_0 + \frac12 g t^2 \!

[sunting] Analogi gerak jatuh bebas

Apabila gerak jatuh bebas adalah gerak yang hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, dapat dikemukakan gerak jatuh yang mirip akan tetapi tidak hanya oleh gaya gravitasi, misalnya gerak oleh gaya listrik.
GJB dan analoginya Gerak oleh gaya gravitasi Gerak oleh gaya listrik
Gaya F = mg \! F = qE \!
Percepatan a = g \! a = \frac q m E \!
Kecepatan v = gt \! v = \left(\frac q m E \right) t\!
Posisi y = \frac{1}{2} g t^2 \! y = \frac{1}{2} \left( \frac{q}{m} E \right) t^2 \!

Dengan memanfaatkan kedua gaya yang mirip ini percobaan Millikan dilakukan untuk mengukur muatan elektron dengan menggunakan setetes minyak.

Read More

GAYA GRAVITASI | GRAVITASI BUMI

Pengertian Gaya Gravitasi

Gaya gavitasi bumi adalah gaya tarik bumi terhadap benda-benda yang berada di atasnya. Ada beberapa teori gravitasi yang masih dalam penelitian. Ada juga teori yang mengatakan bahwa ini terjadi karena adanya partikel "gravitron" di dalam setiap atom. Atau ada teori yang mengatakan karena massa bumi sangat besar berbanding benda-benda yang berada di atasnya sehingga akan menimbulkan gaya tarik. Saya juga belum bisa memahami latar belakang gaya gravitasi itu terjadi secara ilmiah. Selain bumi, antar planet juga terjadi tarik menarik. Matahari juga mempunyai gaya gravitasi yang mengakibatkan planet-planet mengitarinya secara terus menerus.

Penemu Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi ditemukan oleh Isaac Newton seeorang yang disebut sebagai "Bapak fisika". Isaac Newton merupakan ahli fisika, matematika, kimia, astronomi dan filsafat. Bisa anda bayangkan betapa sudah pintarnya otak orang zaman dulu yang bisa menguasai beberapa ilmu kelas berat secara sekaligus. Alkisah katanya Isaac Newton menyadari adanya gaya gravisati karena buah apel yang jatuh mengenai kepalanya. Tapi saya juga tidak memastikan validitas informasi ini. Sambil belajar duduk dibawah pohon apel tersebut, Isaac Newton mengamati dan terpikir dalam benaknya bahwa adanya suatu kekuatan yang membuat apel itu terjatuh.

Contoh Gaya Gravitasi

Buah-buahan yang jatuh dari pohonnya adalah merupakan contoh gaya gravitasi. Semua benda yang ada di bumi ini akan jatuh ke tanah apabila tidak ada yang menyangganya di suatu ketinggian. Yang pasti Tuhan merancang gaya gravitasi ini dengan fungsi yang sangat penting bagi kehidupan semua mahluk bumi. Coba anda bayangkan jika bumi tempat kita berpijak ini tidak ada gaya gravitasi, betapa susahnya semua benda tidak bisa disusun karena bertebaran, dan banyak lagi masalah lain yang akan timbul jika tidak ada gaya gravitasi bumi. Contoh lain gravitasi bumi adalah gaya tarik bumi terhadap bulan sebagai satelit.

Rumus Gaya Gravitasi



Keterangan :
m = Massa Benda (Kg)
M = Massa Bumi (Kg)
F = Gaya Gravitasi (N)
G = Tetapan Gravitasi Umum yaitu

Contoh Gambar Gaya Gravitasi

Planet-planet mengitari matahari

Buah durian akan jatuh

Orang di atas gedung

Itulah sekilas artikel fisika saya mengenai gaya gavitasi beserta latar belakang, pengertian dan rumus-rumusnya. Ternyata semua kejadian yang ada di bumi ini bisa dihitung secara pasti dengan menggunakan akal pikiran. Semuanya berjalan sesuai dengan aturan yang sudah ditetapkan. Itulah kuasa Allah SWT, Tuhan semesta alam.

Read More

Dinamika 2 Gaya Gesek

 Contoh Soal dan Pembahasan tentang Dinamika Gerak, Materi Fisika kelas 2 (XI) SMA dengan melibatkan gaya gesek dalam beberapa kasus dinamika, variasi menentukan nilai gaya normal, gaya kontak dan penguraian gaya-gaya.

Rumus - Rumus Minimal

Hukum Newton I
Σ F = 0
→ benda diam atau
→ benda bergerak dengan kecepatan konstan / tetap atau
→ percepatan gerak benda nol atau
→ benda bergerak lurus beraturan (GLB)

Hukum Newton II
Σ F = ma
→ benda bergerak dengan percepatan tetap
→ benda bergerak lurus berubah beraturan (GLBB)
→ kecepatan gerak benda berubah

Gaya Gesek
Gaya Gesek Statis → f_s = μ_s N
Gaya Gesek Kinetis → f_k = μ_k N
dengan N = gaya normal, μ_s = koefisien gesek statis, μ_k = koefisien gesek kinetis

Gaya Berat
W = mg

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut!



Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 12 N ke arah kanan. Jika koefisien gesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :
a) Gaya normal
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
c) Percepatan gerak benda


Pembahasan
Gaya-gaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:



a) Gaya normal
Σ F_y = 0
N − W = 0
N − mg = 0
N − (10)(10) = 0
N = 100 N

b) Gaya gesek antara benda dan lantai
Cek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:
f_smaks = μ_s N
f_smaks = (0,2)(100) = 20 N
Ternyata gaya gesek statis maksimum masih lebih besar dari gaya yang menarik benda (F) sehingga benda masih berada dalam keadaan diam. Sesuai dengan hukum Newton untuk benda diam :
Σ F_x = 0
F − f_ges = 0
12 − f_ges = 0
f_ges = 12 N

c) Percepatan gerak benda
Benda dalam keadaan diam, percepatan benda NOL

Soal No. 2
Perhatikan gambar berikut, benda mula-mula dalam kondisi rehat!



Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 25 N ke arah kanan. Jika koefisien gesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :
a) Gaya normal
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
c) Percepatan gerak benda
d) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekon

Pembahasan
Gaya-gaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:



a) Gaya normal
Σ F_y = 0
N − W = 0
N − mg = 0
N − (10)(10) = 0
N = 100 N

b) Gaya gesek antara benda dan lantai
Cek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:
f_smaks = μ_s N
f_smaks = (0,2)(100) = 20 N
Ternyata gaya yang gesek statis maksimum (20 N) lebih kecil dari gaya yang menarik benda (25 N), Sehingga benda bergerak. Untuk benda yang bergerak gaya geseknya adalah gaya gesek dengan koefisien gesek kinetis :
f_ges = f_k = μ_k N
f_ges = (0,1)(100) = 10 N

c) Percepatan gerak benda
Hukum Newton II :
Σ F_x = ma
F − f_ges = ma
25 − 10 = 10a
a = ¹⁵/₁₀ = 1,5 m/s²

d) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekon
S = V_o t + ¹/₂ at²
S = 0 + ¹/₂(1,5)(2²)
S = 3 meter

Soal No. 3
Perhatikan gambar berikut, benda 5 kg mula-mula dalam kondisi tidak bergerak!



Jika sudut yang terbentuk antara gaya F = 25 N dengan garis mendatar adalah 37^o, koefisien gesek kinetis permukaan lantai adalah 0,1 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s² tentukan nilai:
a) Gaya normal
b) Gaya gesek
c) Percepatan gerak benda
(sin 37^o = 0,6 dan cos 37^o = 0,8)

Pembahasan
Gaya-gaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:



a) Gaya normal
Σ F_y = 0
N + F sin θ − W = 0
N = W − F sin θ = (5)(10) − (25)(0,6) = 35 N

b) Gaya gesek
Jika dalam soal hanya diketahui koefisien gesek kinetis, maka dipastikan benda bisa bergerak, sehingga f_ges = f_k :
f_ges = μ_k N
f_ges = (0,1)(35) = 3,5 N

c) Percepatan gerak benda
Σ F_x = ma
F cos θ − f_ges = ma
(25)(0,8) − 3,5 = 5a
5a = 16,5
a = 3,3 m/s²

Soal No. 4
Perhatikan gambar berikut, balok 100 kg diluncurkan dari sebuah bukit!



Anggap lereng bukit rata dan memiliki koefisien gesek 0,125. Percepatan gravitasi bumi 10 m/s² dan sin 53^o = 0,8, cos 53^o = 0,6. Tentukan nilai dari :
a) Gaya normal pada balok
b) Gaya gesek antara lereng dan balok
c) Percepatan gerak balok

Pembahasan
Gaya-gaya pada balok diperlihatkan gambar berikut:



a) Gaya normal pada balok
Σ F_y = 0
N − W cos θ = 0
N − mg cos 53^o = 0
N − (100)(10)(0,6) = 0
N = 600 Newton

b) Gaya gesek antara lereng dan balok
f_ges = μ_k N
f_ges = (0,125)(600) = 75 newton

c) Percepatan gerak balok
Σ F_x = ma
W sin θ − f_ges = ma
mg sin 53^o − f_ges = ma
(100)(10)(0,8) − 75 = 100a
a = ⁷²⁵/₁₀₀ = 7,25 m/s²

Soal No. 5
Balok A massa 40 kg dan balok B massa 20 kg berada di atas permukaan licin didorong oleh gaya F sebesar 120 N seperti diperlihatkan gambar berikut!



Tentukan :
a) Percepatan gerak kedua balok
b) Gaya kontak yang terjadi antara balok A dan B

Pembahasan
a) Percepatan gerak kedua balok
Tinjau sistem :
Σ F = ma
120 = (40 + 20) a
a = ¹²⁰/₆₀ m/s²

b) Gaya kontak yang terjadi antara balok A dan B
Cara pertama, Tinjau benda A :



Σ F = ma
F − F_kontak = m_A a
120 − F_kontak = 40(2)
F_kontak = 120 − 80 = 40 Newton

Cara kedua, Tinjau benda B :



Σ F = ma
F_kontak = m_B a
F_kontak = 20(2) = 40 Newton

Soal No. 6
Balok A dan B terletak pada permukaan bidang miring licin didorong oleh gaya F sebesar 480 N seperti terlihat pada gambar berikut!


Tentukan :
a) Percepatan gerak kedua balok
b) Gaya kontak antara balok A dan B

Pembahasan
a) Percepatan gerak kedua balok
Tinjau Sistem :
Gaya-gaya pada kedua benda (disatukan A dan B) terlihat pada gambar berikut:


Σ F = ma
F − W sin 37^o = ma
480 − (40 + 20)(10)(0,6) = (40 + 20) a
a = ¹²⁰/₆₀ = 2 m/s²

b) Gaya kontak antara balok A dan B

Cara pertama, tinjau balok A
Gaya-gaya pada balok A terlihat pada gambar berikut :



Σ F = ma
F − W_A sin 37^o − F_kontak = m_A a
480 − (40)(10) (0,6) − F_kontak = (40)(2)
480 − 240 − 80 = F_kontak
F_kontak = 160 Newton

Cara kedua, tinjau benda B



Σ F = ma
F_kontak − W_B sin 37^o = m_B a
F_kontak − (20)(10)(0,6) =(20)(2)
F_kontak = 40 + 120 = 160 Newton

Read More

Selamat Datang

Selamat Datang di Blog Kami. Blog ini adalah blog pertama yang kami buat sebagai latihan pengembangan diri  di SMAN 3 LAU MAROS

Read More