Materi Dasar

DASAR TEORI

KINEMATIKA

           

            Kinematika adalah cabang fisika yang mempelajari tentang gerak. Benda dikatakan bergerak jika benda mengalami perubahan posisi. Besar perubahan posisi dinyatakan sebagai perpindahan. Perpindahan yang terjadi setiap satuan waktu disebut dengan kecepatan. Jika kecepatan benda berubah maka kita mengenal besaran percepatan. Percepatan adalah perubahan kecepatan setiap detik.

A. Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Sebuah benda bisa dikatakan sebagai benda bergerak bila benda tersebut mengalami perubahan posisi pada benda lain yang ada di sekelilingnya. Bila di artikan, gerak merupakan suatu perubahan tempat atau posisi benda semula terhadap titik acuan tertentu.

Dalam ilmu fisika disebutkan bahwa gerak dibagi menjadi beberapa bagian. Namun bila dilihat berdasarkan bentuk lintasannya, gerak dibagi menjadi dua yaitu gerak lurus dan  gerak melengkung. Dan dalam materi kali ini menekankan pada gerak lurus. Jika ditinjau dari besar kecepatan gerak setiap saat, gerak lurus dibagi menjadi dua yaitu:

1.      Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Yaitu gerak yang perpindahan bendanya selalu pada garis lurus dan percepatannya konstan.

2.   Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Yaitu gerak yang perpindahan bendanya selalu pada garis lurus dan percepatannya bertambah atau berkurang pada setiap saat.

a. Gerak Jatuh Bebas

b. Gerak Vertikal ke Atas

c. Gerak Vertikal ke Bawah

B. Percepatan

Sebelum membahas percepatan, maka harus mempelajari tentang kecepatan terlebih dahulu karena kecepatan dengan percepatan saling berkaitan. Kecepatan merupakan perubahan suatu posisi terhadap waktu atau bisa juga diartikan berubahnya posisi disertai perubahan waktu.

Percepatan sendiri merupakan turunan pertama dari kecepatan terhadap waktu.Percepatan dan kecepatan merupakan besaran vektor.

            Keterangan :

a = percepatan rata – rata (m/s²)

Δv = perubahan kecepatan (m/s)

Δt = selang waktu (s)

V₁ = waktu awal (m/s)

V₂ = kecepatan akhir (m/s)

t₁ = waktu awal (s)

t₂ = waktu akhir (s)

Apabila dilihat dari besaran kecepatannya, percepatan bisa dibagi menjadi dua, yaitu :

1.   Percepatan Positif

           Yaitu apabila suatu benda memiliki kecepatan yang semakin tinggi dan hasil dari perhitungannya akan bernilai positif.

2.  Percepatan Negatif

      Yaitu apabila suatu benda memiliki kecepatan yang semakin rendah dan hasil dari perhitungannya akan bernilai negatif. Percepatan negatif lebih sering disebut perlambatan karena menurunnya nilai kecepatan yang mengakibatkan suatu benda akan lebih lambat dari kondisi sebelumnya.

DINAMIKA

            Dinamika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gerak dan penyebab gerak. Penyebab gerak adalah gaya dan torsi. Gaya dapat mengakibatkan benda yang diam menjadi bergerak secara translasi atau menghentikan benda yang sedang bergerak translasi. Gaya dan pengaruhnya terhadap gerak telah dipelajarai oleh Newton. Newton menjelaskan pengaruh gaya terhadap gerak melalui tiga hukum Newton tentang gerak.

A. Jenis - Jenis Gaya

1. Gaya Berat (W)

            Gaya berat merupakan perkalian antara massa benda dengan percepatan gravitasi.

Hukum gravitasi newton menyatakan bahwa dua buah benda dengan massa m₁ dan m₂ yang berada pada jarak r mempunyai gaya tarik-menarik sebesar.

Keterangan:

F = gaya tarik-menarik (N)

G = Tetapan gravitasi (6,67 × 10⁵ Nm²/kg²)

m₁ = massa benda 1 (kg)

m₂ = massa benda 2 (kg)

r = jarak kedua benda (m)

Berdasarkan persamaan di atas, jika m₁ adalah massa bumi dan m₂ adalah massa benda yang masih terpengaruh gaya tarik bumi, maka percepatan gravitasi (g) bumi dirumuskan sebagai berikut :

Dari persamaan tersebut, besarnya gaya tarik bumi terhadap benda-benda di bumi dapat dituliskan sebagai berikut :

Jadi, gaya berat atau berat benda dapat dinyatakan sebagai berikut :

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa besarnya berat suatu benda berbanding lurus dengan percepatan gravitasi. Artinya jika percepatan gravitasi disuatu tempat besar, maka berat benda akan menjadi besar pula.

2. Gaya Normal (N)

            Gaya normal terjadi karena adanya interaksi antara partikel - partikel. Biasanya gaya normal terjadi pada dua benda yang bersentuhan dan memiliki arah tegak lurus bidang sentuh. Apabila benda digantung bebas maka benda tersebut tidak terdapat gaya normal.

            Gaya normal dapat diartikan sebagai gaya yang arahnya tegak lurus bidang. Untuk benda pada bidang datar, besarnya gaya normal sama dengan gaya berat benda.

3. Gaya Gesek (f)

            Gaya gesek merupakan konsep gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda 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 dapat dibagi menjadi 2, yaitu :

a. Gaya Gesek Statis

Yaitu gaya gesek yang ada di antara dua benda yang tidak saling bergerak.

 

b. Gaya Gesek Kinetis 

Yaitu gaya gesek antara dua benda yang bersentuhan yang saling bergerak. Besar gaya gesek kinetis biasanya lebih kecil dari gaya gesek statis.

4. Gaya Sentripetal

      Yaitu rumus gaya yang bekerja pada objek yang bergerak melingkar. Besar gaya sentripetal sebanding dengan kuadrat kecepatan objek (v) dan berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan.

5. Gaya Pegas

            Yaitu gaya atau kekuatan lenting suatu pegas untuk kembali ke posisi atau bentuk semula