Pengertian Dinamika Partikel
Dinamika partikel merupakan suatu ilmu yang membahas tentang gaya-gaya yang menjadikan suatu partikel yang semula diam menjadi bergerak, atau yang mempercepat atau memperlambat gerak suatu partikel.
Jenis-Jenis Dinamika Partikel
Adapun jenis-jenis dari dinamika partikel yaitu:
Gaya
Jika kita mendorong atau menarik suatu benda, maka dapat disebut bahwa kita melakukan gaya terhadap benda tersebut. Tetapi gaya juga dapat dilakukan oleh benda-benda mati. Sepergi pada pegas yang regang akan melakukan gaya terhadap benda-benda yang dihubungkan ke ujung-ujungnya, atau suatu lokomotif akan melakukan gaya terhadpa deretan gerbong-gerbong yang sedang ditariknya.
Suatu gaya memiliki arah dan besar, sehingga gaya adalah vektor yang mengikuti aturan-aturan penjumlahan vektor. Gaya dapat dinyatakan dengan sebuah garis yang memiliki tanda panah pada ujungnya sebagai arah dari gaya tersebut sedangkan panjang garis menyatakan besar gaya tersebt. Didalam satuan Standar Internasional, satuan gaya adalah Newton (N) atau kg.m/s2.
Gaya Gravitasi
Benda-benda yang dijatuhkan di dekat permukaan bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama yaitu sebesar percepatan gravitasi (g= 9,8 m/s2 = 9,8 N/kg dalam satuan SI), jika hambatan udara dapat diabaikan. Gaya yang menjadikan percepatan ini disebut dengan gaya gravitasi (FG). Maka dapat disebut bahwa gaya gravitasi yaitu gaya yang dilakukan oleh bumi terhadap setiap benda yang ada disekitarnya
Hukum gravitasi menyatakan bahwa gaya antara dua partikel yang mempunyai mass m1dan m2 dan dipisah oleh jarak r adalah suatu gaya tarik menarik sepanjang garis yang menghubungkan kedua patikel tersebut dan mempunyai besar:
Keterangan:
F = Gaya tarik-menarik antara kedua benda (N)
G = Tetapan gravitasi (6,673 x 10-11 Nm2/kg-2)
m1, m2 = Massa benda 1 (kg)
r = Jarak antara kedua benda (m)
Jika m1, diibaratkan sebagai massa bumi (M) dan m2 sebagai massa benda m yang ada disekitar bumi dan memiliki jarak r dari titik pusat bumi, maka gaya tarik oleh bumi pada benda tersebut adalah:
Gravitasi yang bekerja antara bumi dengan benda. Arah gaya berat selalu ke bawah mengarah pada pusat bumi (terlihat seperti gambar diatas). Gaya berat di suatu benda besarnya:
W = mg
Sehingga percepatan gravitasi g dapat dinyatakan sebagai:
g =
g =
Gaya Normal
Gaya normal (N atau FN) yaitu suatu gaya yang timbul jika dua buah benda saling bersentuhan. Arah gaya normal tetap tegak lurus terhadap permukaan yang bersentuhan (bidang singgung) dengan benda tersebut (lihat gambar dibawah). Besar atau kecilnya gaya normal bergantung pada besar dan kecilnya gaya tekanan pada permukan kontak (bidang singgung). Jadi apabila tangan kita menekan permukaan sebuah meja dengan gaya tekan yang besar, maka gaya normal yang ditimbulkan juga akan besar. Sedangkan apabila kita menekan dengan lembut, maka gaya normal yang ditimbulkan juga akan kecil.
Gaya Gesek
Suatu benda yang diluncurkan dari atas suatu permukaan horizontal atau rata, maka perlajuannya akan berkurang dan pada akhirnya berhenti. Sangat jelas jika suatu gaya arah horizontal bekerja pada benda tersebut, yang mana arah gaya tersebut berlawanan dengan gerak benda. Gaya tersebut sering disebut dengan gaya gesek (f) yang bekerja pada benda itu dan disebabkan oleh permukaan itu.
Gaya gesek bisa terjadi jika dua buah benda bergesekan, yakni permukaan kedua benda itu saling bersinggungan di waktu benda yang satu bergerak terhadap benda yang lainnya dan sejajar dengan permukaan yang slaing bersinggungan tersebut.
Arah gaya gesek yang selalu berlawanan arah dengan arah gerak dari benda yang bergerak (dapat dilihat pada gambar dibawah). Jadi jika sebuah balok bergerak dari kiri ke kanan atas sebuah lantai, maka sebuah gaya gesek dengan arah ke kiri akan bekerja pada balok tesebut.
Suatu gaya gesek yang bekerja antara dua permukaan yang ada dalam keadan diam relatif satu dengan lannya disebut dengan gaya gesek statik (Fs). Gaya gesek statik maksimum adalah suatu gaya terkecil yang menjadikan benda bergerak. Untuk permnukaan yang kering dan tidak diberi pelumas, didapat bahwa gaya gesek statik maksimum diantara dua permukaan tidak bergantun g pada luas permukaan kontak yang saling bergesekan. Tetapi sebanding dengan besarnya gaya normal antara kedua benda yang saling bersinggungan (perhatikan pada gambar c diatas).
fs ≤ μs N
Dengan μs = koefisien gesek statik. Tanda yang sam adengan pada permukaan di atas berlaku jika s mencapai besar maksimum. Sekali benda mulai bergerak, gaya gesek yang bekerja akan berkurang sehingga untuk mempertahankan gerak lusur beraturan dibutuhkan suatu gaya yang lebih kecil. Gaya yang bekerja antara dua permukaan yang saling bergerak relative disebut dengan gaya gesek kinetic (fk).
Untuk permukaan yang kering dan tidak ada pelumasnya, didapat bahwa gaya gesek kinetic tidak bergantung pada luas permukaan kontak atua pada kecepatan relative antara kedua permukaan yang saling bergesekan, tetapi sebanding dengan besarnya gaya normal antara kedua benda yang saling bergesekan (lihat gambar diatas). Dimana μk = koefisien gesek kinetk.
fk = μk N
Pada gambar a tersebut terlihat bahwa suatu balok suatu balok berada diam diatas permukaan horizontal dalam keadaan seimbang dibawah pengaruh berat W dan gaya P ke atas yang dilakukan permukaan terhadapnya.
Jika seutas tali diikatkan pada salah satu sisi balok (seperi pada gambar b diatas), kemudian diberi gaya pada tali itu tetapi tidak terlalu besar sehingga balok masih tetap diam. Gaya P yang dilakukan oleh permukaan terhadap balok miring ke kiri. Karena gaya P, T, dan W harus konkuren, maka komponen gaya P yang sejajar dengan permukaan tersebut disebut sebagai gaya gesek statis fs) dan komponen yang tegak lurus terhadap permukaan disebut gaya normal (N) yang dilakukan permukaan terhadap balok (lihat pada gambar b diatas).
Berdasarkan syarat kesetimbangan, maka fs sama dengan t dan N sama dengan W. Jika T terus diperbesar, maka balok akan mulai bergerak di suatu nilai T tertentu dan dengan kata lain fs terletak pada nilai maksimum (lihat gambar c diatas). Jika T diperbesar lagi sehingga balok tidak lagi setimbang, namun sudah bergerak. Maka gaya gesek akan berkurang (lihat gambar b diaatas).
Konstanta μs dan μk merupakan besaran tanpa satuan. Umumnya μs > μkb untuk dua permukaan tertentu. Nilai masing-masing dua koefisien tersebut tergantung dari sifat kedua permukaan gesek. Semakin kasar suatu permukaan, maka nilai koefisiennya juga akan semakin besar dan nilainya akan kecil jia permukaanya licin. Seringkali nilainya lebih kecil dari 1, walaupun mungkin lebih besar dari 1.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar