FISIKA : Pemuaian Panjang, Pemuaian Luas, dan Pemuaian Volume

Pengertian Pemuaian Panjang, Pemuaian Luas, dan Pemuaian Volume (Beserta Soal dan Kunci )

1. Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang, nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contohnya benda yang hanya mengalami pemuaian panjang yaitu kawat kecil yang panjang.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemuaian panjang yaitu panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.

Rumus muai panjang adalah sebagai berikut :

Contoh Soal :

a. Suatu batang logam pada suhu 10°C memiliki panjang 100 cm. Tentukan panjang tersebut pada suhu 300°C jika α = 0,000012 /°C.

Diketahui :

Lo = 100

∆t = 300°C

Ditanya : L = ?

Jawab :

L = Lo (1 + α . ∆t)

L = 100 (1 + {0,000012 x 300})

L = 100 (1 + 0,0036)

L = 100 x (1,0036)

L = 100,36 cm

Keterangan: (α: alpha) adalah : bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang suatu benda jika suhunya dinaikkan 1°C tiap satuan panjang.

b. Suatu batang logam pada suhu 15°C memiliki panjang 100 cm. Tentukan panjang tersebut pada suhu 300°C jika α = 0,000010 /°C.

Diketahui :

Lo = 100

∆t = 300°C

Ditanya : L = ?

Jawab :

L = Lo (1 + α . ∆t)

L = 100 (1 + {0,000010 x 300})

L = 100 (1 + 0,003)

L = 100 x (1,003)

L = 100,3 cm

2. Pemuaian Luas

Pemuaian Luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar. Sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mengalami pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemuaian luas yaitu luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuaian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

Rumus muai luas adalah sebagai berikut

Contoh Soal :

a. Suatu plat aluminium berbentuk persegi dengan panjang sisi 20 cm pada suhu 25°C. Koefisien muai panjang aluminium 0,000012 /°C. Tentukan pertambahan luas plat tersebut jika dipanasi hingga suhu 125°C!

Diketahui :

So = 20 cm

∆T = 125 - 25 = 100°C

α = 0,000012 /°C

Ditanya : ∆A = ?

Jawab :

Ao = So x So

Ao = 20 cm x 20cm

Ao = 400 cm2

β = 2 α

β = 2 x 0,000012 = 0,000024 /°C

∆A = Ao.β.∆T

∆A = 400 x 0,000024 x 100

∆A = 0,96 cm2

Jadi pertambahan luas aluminium tersebut adalah 0,96 cm2. Luas setelah memuai adalah 400 + 0,96 = 400,96 cm2

Keterangan: (β: beta) adalah : bilangan yang menunjukkan pertambahan luas suatu benda jika suhunya dinaikkan 1°C tiap satuan luas.

β = 2α (koefisien muai luas = 2 x koefisien muai panjang)

b. Suatu plat aluminium berbentuk persegi dengan panjang sisi 30 cm pada suhu 25°C. Koefisien muai panjang aluminium 0,000022/°C. Tentukan pertambahan luas plat tersebut jika dipanasi hingga suhu 135°C!

Diketahui :

So = 30 cm

∆T = 135 - 25 = 110°C

α = 0,000022/°C

Ditanya : ∆A = ?

Jawab :

Ao = So x So

Ao = 30 cm x 30cm

Ao = 900 cm2

β = 2 . α

β = 2 x 0,000022 = 0,000044 /°C

∆A = Ao . β . ∆T

∆A = 900 x 0,000044 x 110

∆A = 4,356 cm2

Jadi pertambahan luas alumunium tersebut adalah 4, 356 cm2. Luas setelah memuai adalah 900 + 4, 356 = 904,356 cm2.

3. Pemuaian Volume

Pemuaian Volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar, dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang. Khusus gas, koefisien muai volumenya sama dengan

Rumus muai volume adalah sebagai berikut

Contoh Soal

a. Sebuah bola tembaga pada suhu 15°C volumenya 1 dm3. Berapakah volume tembaga itu pada suhu 100°C? Jika koefisien muai panjang tembaga = 0,00002 /°C.

Diketahui :

∆T = 100 - 15 = 85°C

γ = 3α = 3 x 0,00002 = 0,00006 /°C

Vo = 1 dm3

Ditanya : V = ?

Jawab :

V = Vo (1 + γ.∆T)

V = 1 (1 + {0,00006 x 85})

V = 1 (1 + 0,0051)

V = 1 x 1,0051

V = 1,0051 dm3

Jadi volume tembaga setelah memuai adalah 1, 0051 dm3.

Keterangan: (γ : gamma) adalah : bilangan yang menunjukkan pertambahan volume suatu benda jika suhunya dinaikkan 1°C tiap satuan volume.

γ = 3α = 3/2 β (koefisien muai volume = 3 x koefisien muai panjang = 3/2 x koefisien muai luas)

b. Sebuah bola tembaga pada suhu 10°C volumenya 1 dm3. Berapakah volume tembaga itu pada suhu 90°C? Jika koefisien muai panjang tembaga = 0,00003 /°C.

Diketahui :

∆T = 90 - 10 = 80°C

γ = 3α = 3 x 0,00003 = 0,00009/°C

Vo = 1 dm3

Jawab :

V = Vo (1 + γ.∆T)

V = 1 (1 + {0,00009 x 80})

V = 1 (1 + 0,0072)

V = 1 x 1,0072

V = 1,0072 dm3

FISIKA : Termometer air raksa dan termometer alkhohol

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN TERMOMETER AIR RAKSA DAN TERMOMETER ALKOHOl

    termometer adalah alat pengukur besaran suhu. Pengukuran suhu secara sederhana dapat dilakukan dengan indera peraba. Misalnya, jika kita mengukur dua buah benda yang mempunyai perbedaan suhu cukup tinggi, kita dapat merasakan perbedaannya. Misalnya, air hangat yang dituangkan dalam suatu wadah dan air es pada wadah yang lain. Namun kita hanya dapat mengatakan panas atau dingin, tidak dapat mengatakan berapa tingkat panasnya. Jika kita menyentuh dua buah benda yang mempunyai perbedaan suhu kecil, kita sulit membedakannya. Apalagi mengatakan berapa perbedaan suhunya. Itulah sebabnya, kita memerlukan alat ukur suhu. Alat pengukur suhu disebut termometer.

  Termometer adalah alat berupa pipa berskala yang berisi zat cair. Zat cair yang paling umum digunakan adalah raksa dan alkhol. Kelebihan termometer raksa sebagai pengukur suhu, antara lain sebagai berikut: 

1. Raksa mudah dilihat karena mengkilap. 
2. Raksa memuai dengan teratur. 
3. Raksa tidak membasahi dinding kaca. 
4. Jangkauan suhunya besar (-400C sampai 3500C) 
5. Raksa memiliki konduktivitas yang tinggi (penghantar panas yang baik). 

Adapun kekurangan termometer raksa, antara lain sebagai berikut: 

1. Harga raksa mahal, 
2. Tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu di daerah kutub. 
3. Raksa bersifat racun sehingga berbahaya jika pecah 

  Di daerah yang dingin, misalnya kutub, banyak digunakan termometer alkohol. Termometer alkohol digunakan untuk mengukur suhu yang rendah karena titik beku alkohol sangat rendah. Karena warnanya bening (tidak berwarna), alkohol dalam termometer harus diberi warna agar mudah dibaca. 

Kelebihan termometer alkohol sebagai pengukur suhu, antara lain sebagai berikut: 

1. Harganya murah 
2. Pemuaiannya besar untuk kenaikan suhu yang kecil (teliti) 
3. Dapat digunakan untuk mengukur suhu di daerah kutub (titik beku alkohol -1220C) 

Kekurangan dari termometer alkohol, adalah sebagai berikut: 

1. Titik didihnya rendah (780C) 
2. Tidak berwarna sehingga harus diberi warna agar mudah dilihat. 
3. Membasahi dinding kaca. 

FISIKA : Besaran dan Satuan

Besaran dan satuan

1. Pengertian Besaran

  Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur atau dihitung, dinyatakan dengan angka dan mempunyai satuan.

Dari pengertian ini dapat diartikan bahwa sesuatu itu dapat dikatakan sebagai besaran harus mempunyai 3 syarat yaitu :

1. dapat diukur atau dihitung 
2. dapat dinyatakan dengan angka-angka atau mempunyai nilai 
3. mempunyai satuan 

      Bila ada satu saja dari syarat tersebut diatas tidak dipenuhi maka sesuatu itu tidak dapat dikatakan sebagai besaran.

      Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu : 

Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karena diperoleh dari pengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contoh adalah massa. Massa merupakan besaran fisika karena massa dapat diukur dengan menggunakan neraca. 

    Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan. Dalam hal ini tidak diperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misal kalkulator. Contoh besaran non fisika adalah Jumlah. 

Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi 2 

1. Besaran Pokok adalah besaran yang ditentukan lebih dulu berdasarkan kesepatan para ahli fisika. Besaran pokok yang paling umum ada 7 macam yaitu Panjang (m), Massa (kg), Waktu (s), Suhu (K), Kuat Arus Listrik (A), Intensitas Cahaya (cd), dan Jumlah Zat (mol). Besaran pokok mempunyai ciri khusus antara lain diperoleh dari pengukuran langsung, mempunyai satu satuan (tidak satuan ganda), dan ditetapkan terlebih dahulu. 
2. Besaran Turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Besaran ini ada banyak macamnya sebagai contoh gaya (N) diturunkan dari besaran pokok massa, panjang dan waktu. Volume (meter kubik) diturunkan dari besaran pokok panjang, dan lain-lain. Besaran turunan mempunyai ciri khusus antara lain : diperoleh dari pengukuran langsung dan tidak langsung, mempunyai satuan lebih dari satu dan diturunkan dari besaran pokok. 

  Saat membahas bab Besaran dan Satuan maka kita tidak akan lepas dari satu kegiatan yaitu pengukuran. Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

2. Pengertian Satuan

  Satuan didefinisikan sebagai pembanding dalam suatu pengukuran besaran. Setiap besaran mempunyai satuan masing-masing, tidak mungkin dalam 2 besaran yang berbeda mempunyai satuan yang sama. Apa bila ada dua besaran berbeda kemudian mempunyai satuan sama maka besaran itu pada hakekatnya adalah sama. Sebagai contoh Gaya (F) mempunyai satuan Newton dan Berat (w) mempunyai satuan Newton. Besaran ini kelihatannya berbeda tetapi sesungguhnya besaran ini sama yaitu besaran turunan gaya. Untuk melihat berbagai rumus dalam bab besaran dan satuan silakan klik https://alljabbar.files.wordpress.com/2008/03/01-besaran-dan-satuan.pdf

Besaran berdasarkan arah dapat dibedakan menjadi 2 macam :

1. Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah sebagai contoh besaran kecepatan, percepatan dan lain-lain. 
2. Besaran sekalar adalah besaranyang mempunyai nilai saja sebagai contoh kelajuan, perlajuan dan lain-lain. 

FISIKA : Macam - macam logam

LOGAM

1. Platinum
Tampilan:
Memiliki warna putih natural yang berkilau.

Kelebihan:
Platinum merupakan salah satu logam yang populer untuk perhiasan. Platinum sendiri melambangkan cinta yang murni dan abadi. Platinum tidak memuai jika terkena panas, tidak memudar dan tidak menimbulkan rekasi alergi sehingga cocok digunakan untuk orang yang memiliki kulit sensitif atau alergi terhafap nikel.

Kekurangan:
Walapun kuat, seiring dengan berjalannya waktu cincin platinum akan membentuk lapisan kecokelatan atau kehijauan karena oksidasi. Akan tetapi warna putih berkilau pada platinum bisa dikembalikan dengan memolesnya di toko perhiasan. Selain itu, platinum adalah logam yang berat dan padat sehingga lebih banyak digunakan untuk cincin, liontin kecil dan anting untuk wanita.


2. Emas Kuning
Tampilan:
Emas murni (24 karat) terlalu lunak untuk digunakan sebagai perhiasan. Sehingga, untuk menambah kekuatan dan mengubah warnanya, emas murni harus dicampur dengan logam lainnya. Umumnya, emas kuning untuk perhiasan didapatkan dari campuran perak dan tembaga.

Kelebihan:
Emas kuning tahan akan korosi dan kuat, namun cuku lunak untuk dijadikan perhiasan dengan desain yang rumit. Tidak hanya itu, warna emas kuning juga tidak memudar.

Kekurangan:
Emas kuning mudah tergores, namun goresan tersebut bisa dihilangkan dengan memolesnya. Akan tetapi Anda akan kehilangan emas dalam jumlah yang kecil saat memolesnya.

3. Emas Putih
Tampilan:
Putih yang terang dan berkilau. Emas putih didapatkan dari campuran emas murni dengan silver atau nikel, tembaga dan zinc, lalu dilapisi kembali dengan rhodium agar aman digunakan untuk orang yang alergi terhadap nikel.

Kekurangan:
Sama halnya dengan emas kuning, emas putih juga tidak memudar dan kuat, namun cukup lunak untuk dibentuk menjadi perhiasan.

Kelemahan:
Lapisan rhodium dapat memudar. Oleh karena itu, perhiasan dari emas putih harus dilapisi kembali dengan rhodium setelah digunakan dalam waktu tertentu.


4. Emas Pink/ Hijau
Tampilan:
Emas pink atau biasa disebut rose gold berwarna emas dengan bayangan merah muda, sedangkan emas hijau berwarna kuning kehijau-hijauan. Rose gold terbuat dari campuran emas murni dengan tembaga dan perak, sedangkan emas hijau terbuat dari campuran emas murni dan perak.

Kelebihan:
Emas pink dan emas hijau tidak mudah memudar warnanya dan dapat dibentuk menjadi perhiasan yang cantik.

Kekurangan:
Karena sifatnya yang lunak, maka emas pink dan emas hijau pun mudah tergores. Akan tetapi Anda bisa menghilangkan goresan tersebut dengan memolesnya.


5. Sterling Silver
Tampilan:
Perak memiliki warna putih yang lebih keabu-abuan dibanding platinum.

Kelebihan:
Perak murni terlalu lunak untuk digunakan sehari-hari, sehingga harus dicampur dengan tembaga atau logam lainnya untuk membuatnya menjadi lebih kuat. Sterling silver terdiri dari 92,5% perak murni dan biasanya ditulis dengan “925″. Kelebihan lain dari perak terletak pada harganya yang lebih terjangkau dibanding logam mulia lainnya.

Kekurangan:
Perak mudah tergores dan memudar warnanya. Oleh karena itu, perhiasan dari sterling silver harus disimpan pada tempat perhiasan yang tahan terhadap noda.

6. Palladium
Tampilan:
Palladium merupakan keluarga dari platinum. Oleh karena itu, seperti platinum, palladium pun memiliki warna putih natural yang berkilau.

Kelebihan:
Sama halnya dengan platinum, palladium adalah logam mulia yang kuat, tidak memuai saat dipanaskan, tidak memudar, dan tidak menimbulkan reaksi alergi. Selain itu, palladium lebih ringan dibanding platinum.

Kekurangan:
Karena palladium adalah logam perhiasan yang baru, maka banyak orang yang belum mengenal palladium.

7. Titanium
Tampilan:
Memiliki warna hitam atau keabu-abuan. Titanium biasanya digunakan untuk membuat cincin.

Kelebihan:
Titanium tidak menimbulkan rekasi alergi dan nyaman saat digunakan. Titanium juga cukup tahan lama dan tidak perlu dicampur dengan logam lainnya.

Kekurangan:
Sayangnya, cincin titanium tidak bisa diubah ukurannya atau ditambahkan ukiran, serta tidak memungkinkan juga untuk memasang batu permata pada titanium. Hal ini dikarenakan panas yang digunakan dapat merusak titanium.

FISIKA : Dinamika Partikel

DINAMIKA PARTIKEL

Dinamika partikel adalah cabang mekanika yang mempelajari gerak suatu partikel dengan meninjau penyebab geraknya. Gerak dari suatu partikel dipengaruhi oleh sifat-sifat dan susunan benda lain yang ada disekitarnya. Persoalan pengaruh lingkungan yang mempengaruhi gerak suatu partikel telah dipecahkan oleh Issac Newton (1642-1727) yang digambarkan dengan menggunakan hanya tiga hukum sederhana yang dinamakan dengan hukum Newton tentang gerak.

1. Hukum I Newton

    Hukum pertama Newton menyatakan bahwa sebuah benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang berpengaruh pada benda tersebut.

    Kecenderungan dari sifat benda seperti itu disebutkan bahwa benda mempunyai kelembaman, sehubungan dengan itu, hukum I Newton sering disebut hukum kelembaman/inersia.

     Hukum pertama Newton tidak membuat perbedaan antara benda yang diam dengan benda yang bergerak dengan kecepatan konstan, pertanyaan apakah suatu benda sedang diam atau bergerak denan kecepatan konstan bergantung pada kerangka dimana benda tersebut diamati. Hukum pertama Newton berlaku pada kerangka acuan yang inersial, yaitu kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan konstan atau diam.

2. Hukum II Newton

   Pada hakikatnya, hukum pertama dan hukum kedua Newton dianggap sebagai definisi gaya. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya atau mengalami percepatan. Arah gaya sama dengan arah pecepatan yang ditimbulkan oleh gaya tersebut jika gaya itu adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada benda yang bermassa. Massa adalah sifat intrinsik sebuah benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan. Jika gaya Fdikerjakan pada benda bermassa m1, dan menghasilkan percepatan a1, maka

F = m1a1

Jika gaya yang sama dikerjakan pada benda kedua yang massanya m2 dan menghasilkan percepatan a2 maka

F = m2a2

Dengan menggabungkan kedua persamaan diatas kita dapatkan

F = m1a1= m2a2

Atau

  Hubungan tersebut dapat digunakan untuk menentukan perbandingan massa-massa partikel yang diukur dari pengukuran yang terjadi pada m1 dan m2. Jika m1dipilih sebagai satuan massa maka massa partikel lain dapat ditentukan. Massa dari benda yang ditentukan dengan cara tersebut dinamakan dengan perbandinganmassa Inersia

   Dari definisi tentang gaya dan massa diatas, Newton menyatakan dalam hukum II Newton, yaitu “laju perubahan momentum benda terhadap waktu berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja pada benda dan besarnya sama dengan gaya tersebut

   Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa percepatan berbanding lurus dengan gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massa benda. Atau dapat dikatakan besar percepatan benda bila dikalikan dengan massanya akan sama dengan besar gaya yang bekerja pada benda tersebut.

 Momentum sebuah partikel secara matematis didefinisikan sebagai hasil kalimassa dengan kecepatan, sedangkan secara fisisnya momentum sebuah partikel dianggap sebagai ukuran kesulitan untuk mendiamkan suatu benda.

3. Hukum III Newton 

  Hukum ketiga Newton kadang-kadang dinamakan hukum interaksi atau aksi reaksi. Hukum ini menggambarkan sifat penting dari gaya, yaitu bahwa gaya selalu terjadi bersama-sama.

  Misalkan F12 adalah gaya yang dikerjakan oleh partikel 1 pada partikel 2, dan F21 adalah gaya oleh partikel 2 pada partikel 1.

  Persamaan ini dikenal dengan Hukum kekekalan momentum, dengan penjelasan “jika resultan gaya eksternal yag bekerja pada sistem sama dengan nol, maka vektor momentum total sistem tetap konstan.

Momentum Sudut

  Pada gerak rotasi momen inersia I merupakan analogi dari massa m dan kecepatan sudut merupakan analogi dari kecepatan linear v, maka rumus momentum sudut dapat ditulis sebagai

L = r x p

= r. p sin q

= r . m

= r. mwr

= mr2w

  Momentum sudut merupakan besaran vektor. Arah momentum sudut mengikuti aturan tangan kanan, yaitu apabila keempat jari tangan kanan (selain jempol) dikepalkan mengikuti arah rotasi benda, maka jempol yang teracung menunjukkan arah momentum sudut.

 

Hubungan momentum sudut dengan momen gaya

Mengingat hubungan impuls dengan momentum Fdt = dp pada gerak linear, maka secara analogi, pada gerak rotasi diperoleh

Ndt=dL

Keterangan :

L = Momentum sudut (kg.m2/s)

I = Momen inersia (kg.m2)

N = Momen gaya (N.m)

Kekekalan Momentum Sudut

F = m.a

Jika SF = 0 maka dp = 0 atau p = konstanta hukum kekekalan momentum linear dari persamaan diatas dapat diturunkan kaitan momentum sudut dengan momen gaya yaitu:

  Jika t = 0 maka L = konstan atau dengan kata lain momentum sudut sistem kekal. Dari persamaan diatas kita peroleh jika tidak ada momen gaya luar yang bekerja pada sistem , maka momentum sudut L konstan, atau dengan kata lain dapat disebut prinsip kekekalan momentum sudut. Secara matematis, kekekalan momentum sudut ditulis sebagai

L1=L2

GAYA FUNGSI POSISI

Usaha dan Energi

Konsep usaha yang dikerjakan oleh sebuah gaya, energi potensial dan energi kinetik sangat penting dalam masalah dinamika. Usaha yang dilakukan pada sebuah partikel dw oleh sebuah gaya hingga partikel tersebut berpindah sepanjang lintasan sejauh dr dinyatakan:

Persamaan diatas juga dapat dituliskan dalam bentuk Karena adalah energi kinetik partikel maka, diketahui bahwa besarnya usaha yang dikerjakan pada sebuah partikel sama dengan perubahan energi kinetik partikel. Usaha dw bernilai negatif, ketika momentum partikel yang bergerak berlawanan arah dengan gaya yang bekerja, sehingga usaha akan mengurangi energi kinetik partikel.

Usaha oleh gaya F yang mengalami pergeseran dari titik ke titik dinyatakan dalam integrasi :

Usaha adalah jumlah dari perubahan energi kinetik partikel

Fungsi dinamakan energi potensial. Integral dari usaha

Untuk gerak satu dimensi jika menimbulkan gaya hanya fungsi dari posisi kemudian jumlah dari energi kinetik dan energi potensial adalah konstanta dan usahanya sama dengan nol, ketika partikel tersebut bergerak mengelilingi suatu lintasan tertutup dan kembali ke posisi semula, contohnya gaya pegas dan gaya gravitasi. Sedangkan gaya desipatif adalah gaya yang usahanya tidak sama dengan nol dan bergantung pada lintasan, contohnya gaya gesek.

Contoh problem gaya konservatif

1. Gaya pegas

2. gaya konservatif

2. Gaya Gravitasi

Dulu, diasumsikan bahwa g adalah konstan. Kenyataannya, gaya gravitasi antara dua pertikel berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya (Hukum Gravitasi Newton).

dimana G adalah konstanta gravitasi Newton, M adalah massa bumi, dan r adalah jarak antara pusat bumi dengan benda. Dapat didefinisikan bahwa gaya sama dengan besarnya ketika suatu benda berada pada permukaan bumi, sehingga , adalah percepatan gravitasi pada permukaan bumi. R adalah jari-jari bumi (diasumsikan bola),. Dengan mengabaikan beberapa gaya seperti hambatan udara.

Misalkan sebuah benda dilempar ke atas dengan laju awal diatas permukaan bumi, dengan. Untuk penyelesaian, diperoleh hubungan,

GERAK KARENA GAYA SEBAGAI FUNGSI WAKTU ( Konsep Dari Impuls)

Jika gaya bekerja pada sebuah partikel , yang diketahu secara jelas sebagai sebuah fungsi waktu, maka persamaan gerak, untuk massa konstan adalah :

Persamaan tersebut bisa diintegralkan secara langsung untuk memperoleh

Integral F(t) dt, dinamakan impuls. Ini akan sama dengan perubahan momentum yang diberikan oleh suatu gaya F(t) yang bekerja pada suatu benda pada interval waktu tertentu. ( Ini bisa kita rubah dengan nilai awal dari t sampai t0).

Kedudukan/posisi suatu partikel sebagai sebuah fungsi waktu bisa diperoleh dengan mengintegralkan dua kali F(t),

Gaya sebagai fungsi kecepatan

Sering terjadi bahwa gaya yang terjadi pada sebuah benda merupakan fungsi dari kecepatan benda. Contoh nyata, yaitu pada kasus hambatan viskositas yang bekerja pada benda yang brgerak dalam fluida. Jika gaya dapat dinyatakan hanya sebagai fungsi kecepatan saja:

x

FISIKA : Kecepatan dan Kelajuan

Kelajuan dan kecepatan

1. Kelajuan

Kelajuan dan kecepatan adalah dua kata yang sering tertukar. Kelajuan berkaitan dengan panjang lintasan yang ditempuh dalam interval waktu tertentu. Kelajuan merupakan besaran skalar.

v = D / t

 

2. Kecepatan

Kecepatan didefinisikan sebagai perpindahan dibagi dengan waktu yang diperlukan untuk perpindahan tersebut. Kecepatan rata-rata:

v = Jarak / waktu (s)

3. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Sebuah benda melakukan gerak lurus beraturan (GLB) jika ia bergerak dalam lintasan lurus dengan kecepatan konstan. Jarak,(s) yang ditempuh selama waktu, (t) tertentu adalah

s = v t

4. Percepatan

Percepatan adalah perubahan kecepatan persatuan waktu (laju kecepatan). Hubungan percepatan dengan waktu memiliki analogi dengan hubungan kecepatan waktu.

Percepatan rata - rata :

a = v2 - v1 / t2 - t1

Perlambatan juga merupakan percepatan tapi arahnya berlawanan dengan arah kecepatan.

5. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan v yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a= +) atau perlambatan (a= -). 

Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II ( S F = m . a ).

vt = v0 + a.t 

vt2 = v02 + 2 a S 

S = v0 t + 1/2 a t2 

Keterangan :

vt = kecepatan sesaat benda

v0 = kecepatan awal benda

S = jarak yang ditempuh benda

f(t) = fungsi dari waktu t

6. Dinamika 

Massa adalah materi yang terkandung dalam suatu zat dan dapat dikatakan sebagai ukuran dari inersia(kelembaman). Gaya adalah penyebab terjadi gerakan pada benda. Konsep Gaya dan Massa dijelaskan oleh Hukum Newton :

⊲ Hukum I menyatakan “Sebuah benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol”.

⊲ HukumII menyatakan “Benda akanmengalami percepatan jika ada gaya yang bekerja pada benda tersebut dimana gaya ini sebanding dengan suatu kontanta dan percepatannya”

F = m.a

⊲ HukumIII menyatakan “ Dua benda yang berinteraksi akan timbul gaya pada masing-masing benda tsb yang arahnya berlawanan dan besarnya sama”

F(aksi) = −F(reaksi)

MACAM - MACAM GAYA

Di alam semesta ada 4 gaya yang berpengaruh yaitu gaya Elektromagnetik, gaya Gravitasi, gaya Interaksi Kuat dan gaya Interaksi Lemah. Gaya interaksi : gaya Gravitasi dan gaya Listrik Magnetik. Gaya Kontak : gaya Normal, gaya Gesek dan gaya Tegang Tali.

a. Gaya Normal

Gaya normal adalah gaya reaksi dari gaya berat yang dikerjakan pada benda terhadap bidang dimana benda itu terletak dan tegak lurus bidang.

b. Gaya Gesek

Gaya yang melawan gerak relatif antara 2 benda yang bersentuhan. Gaya gesek ini dapat terjadi pada 

⊲ gaya gesek antara zat padat dengan zat padat

⊲ gaya gesek antara zat cair dengan zat padat

Gaya gesek dipengaruhi oleh beberapa faktor :

⊲ keadaan permukaan

⊲ kecepatan relatif

⊲ gaya yang bekerja pada benda tsb

Gaya gesek, fk dinyatakan:

fk = μk,sN

Sifat-sifat gaya gesek

⊲ Gaya gesek maksimum(statik dan kinetik) tidak tergantung pada luas permukaan bidang gesek dan berbanding lurus dengan gaya normal

⊲ Gaya gesek kinetik tergantung pada kecepatan relatif antara 2 benda yang bersentuhan