Program Studi S1 Terapan Rekayasa Jalan dan Jembatan Jurusan Teknik Sipil

Mata Kuliah FISIKA TERAPAN PERTEMUAN II

Kode Mata Kuliah : RJJ 43102

SKS : 2 (Dua)

Waktu Pertemuan : 8 x 50 menit

Pertemuan ke : 2 (Dua) & 3 (Tiga)

Hari/Tanggal : Kamis/ 17 September 2015

A. Pokok Bahasan : GERAK

B. Sub Pokok Bahasan :

1. Pengertian gerak (OKE)

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (OKE)

3. Gerak Lurus Dipercepat Beraturan (OKE)

4. Gerak Lurus Diperlambat Beraturan (OKE)

5. Gerak Vertikal

6. Gerak Lurus Beraturan

7. Gerak Melingkar

8. Hubungan Roda-roda

9. Percepatan Sentripetal dan Gaya sentripetal

10. Gerak melingkar listrik

11. Gerak melingkar beraturan

1. Gerak merupakan perubahan tempat atau kedudukan suatu benda terhadap titik asalnya atau

titik acuan.

PENGERTIAN GERAK

2. Gerak lurus beraturan : Gerak suatu benda pada lintasan garis lurus dengan kecepatan yang

tetap.

GERAK LURUS BERATURAN

Gambar 1 Grafik kecepatan (m/s) yang konstan terhadap waktu (s)

KECEPATAN : Perpindahan benda tiap selang waktu tertentu.

Dimana : v = kecepatan (m/s)

∆S = perubahan perpindahan / jarak (m)

∆t = perubahan waktu (s)

Pada arus air mengalir:

Dimana : V = volume (m3)

A = Luas penampang pipa (m2)

t = waktu selama volume mengalir (s)

3. Gerak lurus berubah beraturan : Gerak suatu benda pada lintasan yang berupa garis lurus

dengan kelajuan yang selalu berubah setiap waktu.

GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN

Jadi gerak lurus berubah beraturan adalah gerak dengan besar percepatan dan arah percepatan

konstan.

“ ARAH PERCEPATAN KONSTAN = ARAH KECEPATAN KONSTAN = ARAH

GERAKAN BENDA KONSTAN = BENDA BERGERAK LURUS. “

Besar percepatan konstan artinya besar kecepatan atau kelajuan bertambah secara teratur atau

berkurang secara teratur.

tSv∆∆

=

AtVv.

=

PERCEPATAN : Perubahan Kecepatan setiap satuan waktu.

Dimana : a = percepatan (m/s2)

∆v = perubahan kecepatan (m/s)

∆t = perubahan waktu (s)

vt = kecepatan akhir (m/s)

v0 = kecepatan awal (m/s)

tt = waktu tempuh akhir (s)

t0 = waktu tempuh awal (s)

4. Gerak lurus dipercepat beraturan : Gerak lurus berubah beraturan yang kecepatannya

bertambah setiap satuan waktu.

GERAK LURUS DIPERCEPAT BERATURAN

Secara grafik, gerak lurus berubah beraturan dipercepat dapat di gambarkan sebagai berikut :

Gambar 2 Grafik kecepatan (m/s) yang bertambah terhadap waktu (s)

Ilustrasi : Ketika hendak terbang, pesawat

mulai bergerak lurus dari keadaan diam lalu

gerakannya semakin cepat hingga akhirnya

terbang.

Jika, t0 = 0, maka :

Sehingga :

tva∆∆

=

0

0

ttvva

t

t

−−

=

0

0

ttvva

t

t

−−

=t

t

tvva 0−

=

tt tavv .0 +=

Jarak yang ditempuh benda yang mengalami percepatan yang tetap yaitu:

5. Gerak lurus diperlambat beraturan : Gerak lurus berubah beraturan yang kecepatannya

berkurang setiap satuan waktu.

GERAK LURUS DIPERLAMBAT BERATURAN

Secara grafik, gerak lurus berubah beraturan diperlambat dapat di gambarkan sebagai berikut :

Gambar 3 Grafik kecepatan (m/s) yang berkurang terhadap waktu (s)

Kecepatan akhir suatu benda yang diperlambat :

Jarak yang ditempuh benda yang mengalami perlambatan yang tetap yaitu:

6. Gerak vertikal : Gerak yang disebabkan oleh gaya tarik bumi dengan percepatan sebesar

gravitasi bumi, g = 9,8 m/s2.

GERAK VERTIKAL

a. Gerak vertikal ke bawah

Gerak vertikal ke bawah : Gerak jatuh bebas dengan

v0 = nol

Kecepatan setelah t detik :

Jarak yang ditempuh oleh benda yang jatuh bebas

dilambangkan sebagai h :

20 ..2/1. tatvS +=

tt tavv .0 −=

Savvt ..220

2 +=

20 ..2/1. tatvS −=

Kecepatan akhir suatu benda yang mengalami percepatan

Savvt ..220

2 −= Kecepatan akhir suatu benda yang mengalami perlambatan

tgvt .=

Gambar 4 Ilustrasi lintasan benda jatuh bebas

Dimana :

h = Tinggi jatuh benda (m)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

b. Gerak vertikal ke atas

Gerak vertikal ke atas : Terjadi perlambatan akibat

gravitasi –g

Semakin lama kecepatannya makin berkurang dan

akhirnya pada titik tertinggi sama dengan nol. Kecepatan setelah pada titik tertinggi, vt = 0

Tinggi maksimum yang ditempuh benda karena

perlambatan kecepatan akibat adanya gravitasi bumi

yaitu:

7. Gerak melingkar beraturan (GMB) : Gerak suatu benda yang menempuh lintasan melingkar

dengan besar kecepatan tetap.

GERAK MELINGKAR

Beberapa besaran fisika dalam gerak melingkar:

a. Periode (T) : Waktu yang diperlukan benda untuk menempuh satu putaran. (sekon) b. Frekuensi (f) : Jumlah putaran yang dilakukan benda tiap detik. (Hz)

Hubungan antara periode dengan frekuensi:

fT 1= atau

Tf 1=

Bila dalam waktu t detik sebuah benda melakukan n putaran, maka :

ntT = atau

tnf = , dengan n = jumlah putaran

2.2/1 tgh =

Gambar 5 Ilustrasi lintasan benda dilempar ke atas

gvh .2/20=

tt tgvv .0 −=

ttgv .0 0 −=

0. vtg t =

c. Kecepatan Linier (v) : Kecepatan benda yang

bergerak melingkari lintasan linier terhadap waktu

tempuhnya. (menyinggung lingkaran). Waktu

tempuh untuk 1 putaran lintasan liniernya =

Periode

Lintasan linier = keliling lingkaran = rπ2

Maka Kecepatan linier :

Dimana : r = jari-jari lingkaran (m)

v = kecepatan linier (m/s)

atau T = Peroide (s)

frv ...2π= f = frekuensi (Hz)

d. Kecepatan anguler atau kecepatan sudut : Sudut yang ditempuh oleh suatu benda yang

bergerak di tepi lingkaran per satuan waktu.

Dimana : θ = Besar sudut yang ditempuh = 360˚ = 2π (rad)

ϖ = Kecepatan sudut (Rad/sekon)

Hubungan antara kecepatan linier dengan kecepatan sudut :

rv .ϖ=

8. a. Hubungan roda-roda sepusat/seporos :

HUBUNGAN RODA-RODA

“Kedua roda berputar dengan kecepatan sudut dan arah yang sama.”

bA θθ =

tt BA .. ϖϖ =

BA ϖϖ =

B

B

A

A

rv

rv

=

b. Hubungan roda-roda yang bersinggungan :

“Kedua benda bergerak dengan kecepatan linear yang sama tetapi dengan arah yang

berlawanan.”

BA vv =

21 .. rr BA ϖϖ =

Trv ..2π

= Gambar 6 Ilustrasi Gerak melingkar

Ttπθϖ 2

=∆

=

c. Hubungan roda-roda yang dihubungkan rantai/sabuk :

“Kedua benda bergerak dengan kecepatan linear yang sama dan dengan arah yang sama.”

BA vv =

21 .. rr BA ϖϖ =

Tabel 1 Hubungan roda-roda dalam gerak melingkar

9. a. Percepatan sentripetal

PERCEPATAN SENTRIPETAL DAN GAYA SENTRIPETAL

Benda yang melakukan gerak melingkar beraturan memiliki percepatan yang disebut dengan

percepatan sentripetal. Arah percepatan ini selalu menuju ke arah pusat lingkaran.

rvas

2

=

b. Gaya sentripetal

Gaya sentripetal adalah gaya yang bekerja pada suatu benda yang bergerak melingkar dan

arahnya selalu menuju ke titik pusat lingkaran.

Hukum Newton II :

“Gaya sentripetal sama dengan percepatan sentripetal dikalikan dengan massa benda.”

Dimana, m = massa benda (kg)

Fsp = Gaya sentripetal (Newton)

r = Jari-jari lingkaran (m)

c. Percepatan anguler : perubahan kecepatan sudut tiap satuan waktu.

t∆∆

=ϖα dengan, α = percepatan anguler (rad/s2)

10. Satu periode dalam teknik listrik adalah apabila suatu benda bergerak dari kutub utara sampai

ke kutub utara lagi. Satu putaran dapat diperoleh P/2 Periode, dengan P adalah jumlah kutub

(bila kutub genap).

GERAK MELINGKAR LISTRIK

Kecepatan sudut untuk mesin dengan kecepatan n putaran tiap menit yaitu:

, maka , Dimana : f = Frekuensi (Hz)

n = Jumlah putaran tiap menit

atau, P = Jumlah kutub

ssp amF .=

rvmFsp

2

.=

Pfn /.120=

60n

=ϖ60

.2

nPf =