keseimbangan benda tegar dan...
Post on 25-Apr-2019
244 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Keseimbangan Benda Tegar dan Usaha
Pusat Massa dan Titik Berat
Pusat Massa adalah titik tangkap dari resultan gaya-gaya berat pada setiap
komponen dimana jumlah momen gaya terhadap titik(pusat massa) sama dengan
nol.
Bagian massa(dm) dapat dinyatakan dalam bentuk:
Titik berat adalah titik yang dilalui oleh garis kerja resultan gaya berat sistem
dan merupakan garis potong dari garis kerja gaya berat bila sistem ini berubah-
ubah.
Titik berat dan pusatmassa dapatmempunyai kordinat yang sama atau berhimpit
jika benda tsb dekat permukaan bumi. Untuk benda-benda yang jauh dari
permukaan bumi titik berat dan pusat massa tidak berhimpit.
Gambar Pusat Massa dan Titik Berat
Gerak Pusat Massa
Gerak pusat massa suatu benda dapat dihubungkan dengan gaya netto yang bekerja pada
benda tersebut.
Secara fisis dapat dijelaskan yaitu gerak sistem partikel dapat diwakili oleh gerak pusat
massa dan gaya Fext merupakan gaya netto karena gaya-gaya internal saling meniadakan.
Untuk memudahkan pemahaman, ambil contoh : Sebuah benda ditembakkan dengan
sudut elevasi dan kecepatan awal. Kemudian pada titik tertinggi benda terpecah menjadi
2 bagian dimana bagian yang lebih ringan bergerak terus dan bagian yang lebih berat
jatuh bebas. Sehingga dapat dinyatakan bahwa setelah benda pecah, pusat massa benda
akan terus bergerak melalui lintasannya seolah-olah tidak terpecah akibatnya letak jatuh
benda yang ringan dapat diprediksi.
Sebuah peluru pecah menjadi dua dengan gerak pusat massa tetap.
Pemakaian Hukum Newton
Kesetimbangan benda titik
Syarat kesetimbangan benda titik:
Penyelesaian kesetimbangan benda titik:
T1 = W = mg dan jika nilai W diketahui maka nilai T2 dan T3 dapat ditentukan.
Kesetimbangan Benda Tegar
Tangga yang tersandar pada dinding
licin dan bagian bawahnya kasar.
Syarat kesetimbang benda tegar adalah
Kasus adalah tangga yang bersandar pada
dinding yang licin dan lantainya tidak licin.
Tangga dalam kesetimbangan, gaya-gaya yang
bekerja adalah W, NA, fA dan NB harus
memenuhi . Penyelesaian:
Gaya titik A bekerja lebih dari satu gaya
syarat
:
Jika nilaiW atau berat tangga diketahui maka
nilai NA, NB dan μ dapat ditentukan.
Elevator bergerak naik/turun
Gaya-gaya benda saat berada dalam
elevator
Elevator naik dengan = tetap
Elevator turun dengan = tetap
Usaha dan Energi Analisa dinamika gerak benda selain dapat dilakukan dengan konsep gaya juga
dapat dilakukan menggunakan konsep tetapan gerak (besaran gerak yang kekal)
yaitu energi dan momentum.
Gaya vektor; energi skalar.
Banyak kasus yang lebih mudah dianalisa menggunakan pendekatan usaha –
energi.
Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya konstan (besar dan arah) pada benda
adalah hasil kali titik (dot product) antara gaya dan perpindahan titik tangkap
gaya tersebut.
Jika gaya F tidak konstan (berubah) baik besar maupun arahnya dan merupakan
fungsi dari perpindahan yang terjadi, maka
Interpretasi grafis
Usaha (kerja) merupakan luas daerah
dibawah kurva F(r)
Usaha (kerja) merupakan besaran
SKALAR
Usaha oleh gaya-gaya yang bekerja pada benda
Usaha oleh gaya F:
Usaha oleh gaya gesek
Usaha oleh gaya berat
Usaha oleh gaya normal
Analisa 3 Dimensi
Gaya memindahkan benda dari A (xA,yA,zA)
ke B (xB,yB,zB)
Usaha merupakan bentuk transfer (perpindahan) energi.
W > 0 usaha dilakukan pada sistem, energi dipindahkan ke sistem (dari
lingkungan).
W < 0 usaha dilakukan oleh sistem, energi dipindahkan ke lingkungan (dari
sistem).
Energi
Energi dapat diartikan sebagai “kemampuan untuk melakukan
usaha”.
Dari persoalan kinematika:
Dapat dinyatakan:
Untuk sembarang gaya total yang bekerja pada benda, maka usaha total pada
benda:
Teorema Usaha-energi (tidak hanya untuk gaya-gaya konstan)
adalah energi kinetik (translasi) yaitu energi yang dimiliki benda
karena benda bergerak (translasi).
Laju perubahan kerja (usaha) yang dilakukan oleh gaya F.
Jika suatu gaya F melakukan usaha sebesar W pada benda
selama selang waktu maka daya rata-rata:
Daya sesaat (instantaneous power) :
Usaha total pada benda sama dengan perubahan energi
kinetik benda.
Energi potensial gravitasi
Gaya berat benda F = −mg j
Gaya yang diperlukan untuk
mengangkat buku melawan gaya
berat :
Usaha oleh gaya untuk
memindahkan benda dari A ke B :
Energi potensial energi yang dimiliki benda karena konfigurasinya.
Energi potensial gravitasi energi yang dimiliki suatu benda karena posisinya
di atas permukaan bumi.
Sebuah gaya dikatakan gaya konservatif jika usaha total yang dilakukan
oleh gaya tersebut untuk lintasan tertutup sama dengan nol.
Lintasan tertutup posisi awal = posisi akhir.
Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif tidak bergantung pada
lintasan yang dipilih, melainkan hanya pada posisi awal dan akhir saja.
Gaya Konservatif Jika dan
juga berlaku untuk sembarang lintasan, maka
F merupakan gaya konservatif .
Contoh gaya konservatif: gaya gravitasi, gaya
coulomb, dan gaya pegas.
Contoh gaya nonkonservatif : gaya gesek dan
gaya tegangan tali.
top related