Gaya, hukum Newton, dan momen
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| force/fɔːs/ | gaya |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | gesekan |
| extension/ekˈstenʃn/ | ekstensi |
| limit of proportionality/ˈlɪmɪt ɒv prəˌpɔːʃəˈnælɪti/ | batas proporsionalitas |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | konstanta pegas |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | resultan gaya |
| drag/dræɡ/ | menggeser |
| moment/ˈməʊmənt/ | momen |
| pivot/ˈpɪvət/ | engsel |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | kesetimbangan |
| centre of gravity/ˈsentə ɒv ˈɡrævɪti/ | pusat gravitasi |
Dorongan dan tarikan
- Gaya adalah dorongan atau tarikan.
- Gaya dapat mengubah bentuk, kecepatan, atau arah suatu benda.
- Pelajaran ini mencakup peregangan, hukum Newton, gesekan, efek pemutar, dan keseimbangan.
Peregangan: Hukum Hooke
- Gantungkan beban pada pegas dan pegas akan meregang. Perpanjangan ini disebut regangan.
- Pada grafik beban–regangan, garisnya lurus di awal: regangan sebanding dengan beban.
- Titik di mana garis berhenti lurus disebut batas proporsionalitas.
- Konstanta pegas adalah gaya per satuan regangan:
- Nilai $k$ yang besar berarti pegas kaku.
Gaya & Hukum Newton
F = ma (resultan)
Gaya resultan menentukan percepatan; gaya seimbang ⇒ tidak ada percepatan.
Gaya $8.0\ \text{N}$ meregangkan pegas sejauh $0.040\ \text{m}$ (dalam batas proporsionalitas). Berapakah konstanta pegas dalam N/m?
$k = \dfrac{F}{x} = \dfrac{8.0}{0.040} = 200\ \text{N/m}$.
Resultan gaya dan hukum Newton
- Jumlahkan gaya-gaya sepanjang garis untuk mendapatkan resultan gaya (satu arah positif, arah lain negatif).
- Jika resultan gaya nol: benda tetap diam, atau terus bergerak dengan kecepatan konstan (hukum Newton pertama).
- Jika resultan gaya tidak nol: benda mengalami percepatan searah gaya tersebut:
- Setiap gaya muncul berpasangan: jika A mendorong B, maka B mendorong balik A dengan gaya yang sama besar namun berlawanan arah (hukum Newton ketiga).
Resultan gaya pada mobil yang bergerak adalah nol. Apa yang dilakukan mobil tersebut?
Hukum pertama Newton: dengan resultan gaya nol, sebuah objek terus bergerak dengan kecepatan konstan (atau tetap diam).
Resultan gaya $6.0\ \text{N}$ bekerja pada troli $2.0\ \text{kg}$. Berapakah percepatannya dalam m/s²?
$F = ma$, sehingga $a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$.
Gesekan
- Gesekan adalah gaya antara dua permukaan yang bersentuhan.
- Gesekan selalu bekerja melawan gerak, dan menyebabkan permukaan menjadi panas.
- Hambatan (gesekan dalam cairan atau gas, seperti hambat udara) memperlambat benda dengan cara yang sama.
Empat gaya pada kotak yang didorong di atas tanah
Momen — efek pemutar
- Momen dari suatu gaya adalah efek pemutarnya terhadap sebuah titik tumpu:
- Satuannya adalah newton meter (N m).
- Prinsip momen: ketika sesuatu seimbang, total momen searah jarum jam = total momen berlawanan arah jarum jam.
- Suatu benda berada dalam keseimbangan jika tidak ada resultan gaya dan tidak ada resultan momen.
Kunci pas didorong dengan gaya $20\ \text{N}$ pada jarak tegak lurus $0.50\ \text{m}$ dari baut. Berapakah momennya dalam N m?
momen = gaya × jarak tegak lurus = $20 \times 0.50 = 10\ \text{N m}$.
Jongkokan seimbang. Di sebelah kiri, beban $30\ \text{N}$ diletakkan $0.20\ \text{m}$ dari tumpuan. Di sebelah kanan, sebuah beban diletakkan $0.60\ \text{m}$ dari tumpuan. Berapakah beban di sisi kanan, dalam N?
Seimbang ⇒ sesar = berlawanan jarum jam: $30 \times 0.20 = F \times 0.60$, sehingga $F = \dfrac{6.0}{0.60} = 10\ \text{N}$.
Cocokkan setiap ide dengan apa yang dikatakannya.
Setiap item menghubungkan istilah ke maknanya yang benar.
Pusat gravitasi dan stabilitas
- Pusat gravitasi adalah satu titik tunggal di mana semua berat tampak bekerja.
- Suatu benda lebih stabil ketika pusat gravitasinya rendah dan alasnya lebar.
- Benda itu terguling ketika pusat gravitasinya melewati batas alas.
Objek manakah yang paling stabil (paling sulit dibanting)?
Pusat gravitasi yang rendah dan basis yang lebar membuat suatu objek stabil. Bentuk tinggi dan ramping mudah terbanting.
Anda telah memahaminya
- konstanta pegas $k = \dfrac{F}{x}$, lurus hingga batas proporsionalitas
- resultan nol → kecepatan konstan; resultan gaya $F = ma$
- momen = gaya × jarak tegak lurus; seimbang ⇒ momen searah jarum jam = momen berlawanan arah jarum jam
- stabil = rendah pusat gravitasi + lebar alas