Dinamika Gerak Partikel

Materi Fisika Kelas X Semester II

Dinamika gerak partikel adalah cabang ilmu Fisika yang mempelajari tentang gerak benda (mekanika) sekaligus disertai dengan mempelajari tentang penyebab dari gerak tersebut.

Dalam ilmu Fisika besaran yang menyebabkan gerak (perubahan kecepatan) suatu benda disebut Gaya. Oleh karena itu, pada dinamika gerak partikel akan dipelajari tentang macam - macam gaya yang bekerja pada benda serta gerak benda yang dihasilkan gaya tersebut.

Hukum yang mendasari dinamika gerak partikel adalah Hukum Newton tentang gerak, yaitu:

Hukum I Newton

Hukum I Newton menyatakan tentang sifat kelembaman suatu benda, maka Hukum I Newton juga sering disebut Hukum Kelembaman. Hukum I Newton berbunyi: “Suatu benda akan tetap diam atau akan tetap bergerak lurus beraturan selama tidak ada gaya luar atau resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut”

Secara matematis dituliskan :

ΣF = 0

Hukum II Newton

Hukum II Newton menyatakan tentang hubungan antara perubahan kecepatan suatu benda, dengan massa dan gaya yang bekerja pada benda tersebut. Hukum II Newton berbunyi: “Percepatan suatu benda besarnya sebanding dan searah dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut, dan berbanding terbalik dengan massa benda”

Secara matematis dituliskan :

ΣF = m . a

Keterangan:

a = percepatan benda (m/s²)

F = gaya (Newton)

m = massa benda (kg)

Hukum III Newton

Hukum III Newton menyatakan tentang hubungan gaya aksi dan gaya reaksi yang bekerja pada suatu benda. Hukum III Newton berbunyi: “Jika kita memberikan gaya (sebagai aksi) pada suatu benda, maka benda tersebut akan memberikan gaya juga kepada kita (sebagai reaksi) yang besarnya sama tetapi berlawanan arah dengan gaya aksinya”.

Secara matematis dituliskan :

S F_aksi = – S F_reaksi

Macam – Macam Gaya

1. Gaya Berat (w)

Gaya berat didefinisikan sebagai gaya tarik bumi terhadap suatu benda bermassa m menuju pusat Bumi. Secara matematis gaya berat dirumuskan:

w = m . g

Arah gaya berat adalah ke bawah (menuju pusat gravitasi bumi)

Keterangan:

w = gaya berat (Newton)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

2. Gaya Normal (N)

Gaya Normal didefinisikan sebagai gaya sentuh suatu bidang permukaan terhadap benda yang menempel atau menekan pada bidang tersebut. Secara matematis gaya normal tidak dapat ditulis secara tetap, karena besarnya gaya normal tergantung pada posisi dan keadaan benda serta bidangnya. Arah gaya Normal selalu tegak lurus bidang.

3. Gaya Gesek (f)

Gaya gesek didefinisikan sebagai gaya sentuh antara dua bidang permukaan yaitu permukaan benda dan permukaan bidang lintasan yang timbul karena adanya kekasaran permukaan bidang tersebut. Arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gerak benda.

Ada dua macam gaya gesek yaitu:

a. Gaya Gesek Statis

Gaya gesek statis yaitu gaya gesek yang dialami oleh sebuah benda pada saat benda tersebut tepat akan bergerak. Gaya gesek statis dirumuskan:

f_S = µ_S . N

Keterangan:

f_S = gaya gesek statis (Newton)

µ_S = koefisien gesek statis

N = gaya normal (Normal)

b. Gaya Gesek Kinetis

Gaya gesek kinetis yaitu gaya gesek yang dialami oleh sebuah benda pada saat benda tersebut bergerak relatif terhadap lintasan. Gaya gesek kinetis dirumuskan:

Keterangan:

f_k = µ_k . N

f_k = gaya gesek kinetis (Newton)

µ_k = koefisien gesek kinetis

N = gaya normal (Normal)

4. Gaya Tali (T)

Gaya tali didefinisikan sebagai gaya yang ditimbulkan oleh tali untuk menarik atau menahan benda. Seperti halnya gaya normal, gaya tali tidak memiliki persamaan yang tetap karena besarnya gaya tali tergantung pada posisi tali ketika menarik atau menahan benda. Arah gaya tali selalu menarik benda.