KINEMATIKA 1D DAN 2D

Mempelajari gerak benda (mekanika)Mekanika : Kinematika (bagaimana benda bergerak)Dinamika (mengapa benda berberak, konsep gaya)Kinematika 1DGerak translasiGerak jatuh bebasKinematika 2DGerak peluruKINEMATIKA

KINEMATIKA 1D

KINEMATIKA 1DBenda yang bergerak, berarti posisi benda berubah, misal dari posisi x1 menjadi posisi x2. Posisi x1 disebut titik awal (referensi) dan posisi x2 disebut titik akhir.Perubahan posisi (perpindahan) menjadi : Dx = x2 x1

Jika sekarang benda bergerak sebaliknya, maka posisi x2 menjadi titik awal dan x1 menjadi titik akhir, sehingga Dx menjadi negatif.Sehingga jarak sekarang memiliki nilai dan arah (vektor)

Contoh : Mobil yang bergerak

Ketika mobil (benda) bergerak dari satu posisi ke posisi lain, maka ia membutuhkan waktu (waktu tempuh), Dt.Maka mobil bergerak dengan laju (speed) rata-rata :Laju adalah skalar

Mobil bergerak dengan kecepatan (velocity) rata-rata : Kecepatan rata-rata = perpindahan/waktu = (posisi akhir posisi awal)/waktuDalam kehidupan sehari-hari, laju dan kecepatan sering tertukar. Namun dalam fisika laju dan kecepatan berbeda.Contoh : Ketika anda berangkat kuliah dan kembali pulang ke rumah. Perpindahan adalah nol, sehingga kecepatan rata-rata menjadi nol. Namun seberapa cepat anda berangkat kuliah dan pulang, maka digunakan konsep laju rata-rata (laju rata-rata tidak nol).

Jika anda mengendarai mobil sejauh 60 km ditempuh dalam waktu 1 jam, maka kecepatan rata-rata adalah 60 km/jam.Namun kecepatan mobil anda tidak selamanya konstan, sehingga akan digunakan konsep kecepatan spontan.Kecepatan spontan yaitu kecepatan rata-rata pada waktu yang sangat pendek.Kecepatan spontanKec.waktuKec.waktukec. rata-rata

Percepatan dan perlambatanJika kecepatan bergerak suatu benda berubah sepanjang waktu, maka benda tersebut dikatakan dipercepat/diperlambat.Percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan dibagi dengan waktu yang dibutuhkan untuk membuat perubahan tsb.

Percepatan spontan :

Perlambatan : jika kecepatan benda menjadi lebih kecil, sehingga a bernilai negatif.Percepatan adalah besaran vektor.

Gerak dengan percepatan konstan (GLB)Dalam banyak kasus, percepatan bisa konstan atau mendekati kosntan, sehingga geraknnya mengikuti garis lurus. Karena itu percepatan rata-rata dan percepatan spontan akan sama.Jika didefinisikan waktu awal dari suatu benda yang bergerak adalah 0 (nol) : t0 = t1 = 0, dan posisi awal adalah x1 = x0 = 0 dengan kecepatan awal v0 = v1, serta waktu yang ditempuh adalah t. Maka pada waktu tempuh t, posisi dan kecepatannya menjadi x dan v, sehingga kecepatan rata-rata :

Percepatan, yang diasumsikan konstan sepanjang t :

Untuk menentukan kecepatan suatu benda yang bergerak dengan percepatan konstan :

Bagaimana dengan jarak tempuh?x0 = posisi pada t = 0

Persamaan lain Persamaan lain untuk menghitung kecepatan jika waktu tempu tidak diketahui adalah :

Contoh soalSebuah mobil bergerak dengan kecepatan 60 km/jam. Pada saat t = 0, mobil direm dengan percepatan 10 m/s2. Berapakah lama waktu yang diperlukan agar mobil berhenti dan jarak yang ditempuh sebelum berhenti?

Solusi Kecepatan :v = v0 + at (a negatif ; perlambatan)Mobil berhenti, maka v = 0, maka waktu yang diperlukan untuk berhenti :Jarak yang ditempuh mobil sebelum berhenti :

Gerak Jatuh BebasAristotle (384 322 BC) mengatakan bahwa benda yang lebih berat akan jatuh lebih cepat dibanding dengan benda yang lebih ringan.Pertanyaan : Jika sebuah bola dan kertas dengan berat yang sama dijatuhkan pada ketinggian yang sama, mana yang akan lebih cepat menyentuh tanah ?Galileo Galilei (1564 1642), banyak melakukan eksperimen tentah gerak jatuh bebas. Ia mengklaim bahwa semua benda (ringan atau berat) jika dijatuhkan di sembarang tempat di bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama, jika tidak ada hambatan udara.

Percepatan tersebut diakibatkan oleh percepatan gravitasi bumi g = 9,8 m/s2.

Persamaan geraknya ?Sama dengan persamaan gerak dengan percepatan konstan (a), hanya posisi x diganti dengan y dan a diganti dengan g.Pemilihan y positif dapat ke bawah atau ke atas, namun kita harus konsisten.

Kasus (PR)Seseorang melemparkan bola terak lurus ke atas (udara) dengan kecepatan awal 15 m/s. Beparakah :Tinggi maksimum yang bisa dicapaiBerapa lama bola di udara sebelum kembali ke tangan orang tersebut.

h, t ??

KINEMATIKA 2D

Kinematika 2D (Gerak Peluru)Mempelajari gerak benda dalam 2D (bidang) atau gerak melengkung.Melibatkan vektor, karena nilai kecepatan bergantung pada arah.Merupakan gabungan antara GLB dan gerak jatuh bebas

Untuk mempelajari gerakan melengkung akan lebih mudah diasumsikan : Percepatan gerak jatuh bebas konstan sepanjang gerakan.Efek hambatan udara diabaikanDengan kedua asumsi tadi, maka gerak diatas adalah gerak peluru dengan lintasan berbentuk parabola.

Bagaimana bentuk persamaan geraknya ?Benda bergerak dengan percepatan ay = -g (gerak jatuh bebas ; y positif jika gerak keatas) dan ax = 0 (tidak ada percepatan horisontal).Pada titik awal (t = 0), posisi x0 = y0 = 0, kecepatan adalah v0 Arah horisontal (x) :

Arah vertikal (y) :Dari arah gerak horizontal (x) :Substitusi t ke dalam y, maka diperoleh :y = ax +bx2 (pers. Parabola)

Kecepatan gerakKecepatan memiliki dua komponen :

Berapakah titik tertinggi yang bisa dicapai ??v0vx0vy0qhvxAvyA=0Titik tertinggi : y = yA = h

Berapakah titik terjauh yang bisa dicapai ??Semakin besar nilai q, maka ketinggian yang dicapai semakin besar, namun titik terjauh semakin kecil.

Ringkasan persamaan gerakGerak lurus dengan percepatan konstan Komponen horisontal Komponen vertikalGerak peluru Komponen horisontal Komponen vertikal

Contoh soal (PR?)Seorang pemain ski meloncat dengan kecepatan awal 25 m/s. Lintasan ski berbentuk bidang miring yang membentuk sudut 350 terhadap titik awal loncatan. Pada jarak berapakah pemain ski tsb akan mendarat dari titik loncat?

Kecepatan RelatifKecepatan suatu benda bergerak tidak absolut, bergantung pada si pengamat.Contoh : Dua orang (A dan B) yang berjalan pada eskalator. Kedua orang eskalator berjalan dengan kecepatan yang sama. Ada satu orang lagi (C) sebagai pengamat yang diam.ABC A : B bergerak dengan kecepatan normal C : B lebih cepat dari AA dan C benar, karena itu kecepatan bersifat relatif

Contoh lain

Bagaimana menghitung kecepatan relatif ?Jika dua buah benda bergerak segaris (searah atau berlawanan), maka kecepatan relatif hanya tinggal mengurangi atau menjumlahkan.Contoh : sebuah mobil A dengan kecepatan 90 km/jam mendahului mobil B yang bergerak dengan kecepatan 60 km/jam, maka mobil A memiliki kecepatan relatif terhadap mobil B sebesar 30 km/jam.Sama dengan no. 1, namun kedua mobil bergerak berlawanan arah, maka mobil A memiliki kecepatan relatif terhadap mobil B sebesar 150 km/jam.Kecepatan relatif ditulis memberikan indeks. kecepatan A relatif terhadap Bkecepatan B relatif terhadap A

Kasus (PR)Sebuah perahu bergerak ke utara (N) menyeberangi sungai dengan kecepatan 10 km/jam relatif terhadap air. Air bergerak ke arah timur dengan kecepatan 5 km/jam relatif terhadap bumi. Berapakah kecepatan relatif perahu terhadap pengamat yang berdiri di pelabuhan ?

SATUANDigunakan untuk mengukur besaran sesuatuKeseluruhan besaran dalam mekanika/fisika klasik diungkapkan dalam besaran fundamental:Satuan SI (Systme International):mks: L = meters (m), M = kilograms (kg), T = seconds (s)cgs: L = centimeters (cm), M = grams (gm), T = seconds (s)British Units:Inches, feet, miles, pounds, slugs...Kita akan sering menggunakan satuan SI, namun beberapa masih menggunakan satuan British, sehingga Anda harus dapat mengkonversikannya.

Konversi Antara Sistem SatuanBeberapa faktor konversi yang penting:1 inch= 2.54 cm1 m = 3.28 ft1 mile= 5280 ft 1 mile = 1.61 km

Contoh: konversi miles ke satuan SI (m/s)

Digunakan untuk menggunakan ungkapan satuan fundamental Keseluruhan besaran dalam mekanika/fisika klasik diungkapkan dalam besaran fundamental: Panjang : meter [L] Massa : kilogram [M] Waktu : second [T]

Contoh: Kecepatan : L / T (m/s). Gaya : ML / T2 (Newton, kg m/s2).Dimensi

Sangat penting untuk mencek atau menguji pekerjaan anda. Memudahkan pekerjaan ??? Contoh:Jika anda menghitung jarak dengan menggunakan persamaan : d = vt 2 (kecepatan x waktu2)Satuan pada ruas kiri = LSatuan pada ruas kanan = L / T x T2 = L x T

Satuan ruas kiri dan kanan tidak cocok, jadi rumus diatas adalah SALAHAnalisis Dimensi

Contoh lain Perioda suatu pendulum T hanya bergantung pada panjang pendulum l dan percepatan gravitasi bumi g.

Rumus manakah yang benar untuk menggambarkan hubungan diatas ? Dimensi: l : panjang (L) dan g (L / T 2).

JawabanSatuan dari ruas kiri, T adalah satuan waktu, sehingga dimensinya : [T].

Jawaban pertama : (a)SALAH !!

(b)SALAH !!Jawaban kedua (b)(c)Jawaban ketiga (c)Dimensinya cocok, sehingga merupakan jawaban yang benar

VEKTOR

DEFINISI DAN NOTASI VEKTORMenggambarkan besaran fisis yang memiliki nilai dan arah, contoh : gaya, percepatan, dllSedangkan SKALAR hanya mempunyai nilai Contoh : massa, waktu, dll Ada 2 (dua) cara yang umum untuk menggambarkan besaran vektor :

Notasi tebal: A

Notasi panah :

Komponen-komponen dari vektor diungkapkan dalam sistem koordinat (Kartesian, Silinder dan Bola)Contoh : Komponen vektor r dalam koordinat Kartesian (x,y,z) : r = (rx ,ry ,rz ) = (x,y,z)

Penggambaran vektor 2D :rx = x = r cos ry = y = r sin dimana r = |r |

Nilai dari vektor r ditentukan dengan teorema Pythagoras :Nilai dari suatu vektor tidak menjelaskan arah dari vektor itu sendiri.

Vektor SatuanAdalah suatu vektor yang memiliki nilai 1 (satu) dan tidak memiliki satuan Digunakan untuk memberikan arah dari suatu vektor Vektor saruan dari vektor U adalah u. Seringkali diberikan topi u =

Vektor satuan dalam koordinat Kartesian [ i, j, k ] menunjukkan arah dari sumbu-sumbu x, y dan z .Uxyzijk

OPERASI PADA VEKTOR

A. PENJUMLAHAN VEKTORPandang vektor A dan B. Bagaimana A + B ?ABABABC = A + BBerlaku : A + B = B + ABAC = B + A

Penjumlahan vektor menggunakan komponen-komponennyaContoh : C = A + B.

(a) C = (Ax i + Ay j) + (Bx i + By j) = (Ax + Bx)i + (Ay + By)j (b) C = (Cx i + Cy j)

Membandingkan komponen (a) dan (b):

Cx = Ax + Bx Cy = Ay + ByCBxAByBAxAy

Penjumlahan menggunakan sistem koordinatABC = A + BCg

B. PENGURANGAN VEKTORPandang vektor A dan B. Bagaimana A - B ?ABA- BC = A - BBerlaku : A - B B - AABB- AC = B - A

C. PERKALIAN VEKTORC.1. Perkalian yang menghasilkan skalar Contoh perkalian vektor A dan B

q adalah sudut antara vektor A dan vektor B Dalam Fisika : usaha/kerja

C.1. Perkalian yang menghasilkan vektor

Dalam Fisika : Momen gaya/torsi

Review Kuliah Hari iniKontrak PerkuliahanSatuan dan Dimensi Sistem satuan Konversi satuan Dimensi dan Analisisnya

Vektor Definisi dan notasi vektor Operasi pada vektor

Tip Belajar FisikaBaca !Sebelum menyelesaikan suatu masalah, baca dulu seluruh kalimat dengan baik. Pastikan Anda mengerti informasi yang diberikan, maksud pertanyaannya. Lihat satuan dan dimensi !Selalu mengecek satuan dari jawaban Anda dengan mengecek dimensinya.

Jangan hafalkan rumus !Menghafalkan rumus akan membuat Anda pusing, gunakan logika Anda dalam memahami persoalan yang ditanyakan.

Jangan nyontek dalam Ujian !Nyontek berarti membodohi diri sendiri. Jawaban yang Anda contek belum tentu benar.

Bahasan BerikutnyaDINAMIKA PARTIKEL

12992726