Fisika Dasar : Gerak Parabola & Gerak Melingkar

Tugas fisika from Ardiyant Item Sekali

• 1. Gerak Benda Dalam Bidang Datar dengan Percepatan Tetap DIBUAT OLEH : • ARDIAN • ANDRI CARNAVALO • ASWAN
• 2. GERAK PELURU A. Pengertian Gerak Peluru Gerak peluru merupakan suatu jenis gerakan benda yang pada awalnyadiberi kecepatan awal lalu menempuh lintasan yang arahnya sepenuhnya dipengaruhi oleh gravitasi. Karena gerak peluru termasuk dalam pokok bahasan kinematika (ilmu fisika yang membahas tentang gerak benda tanpa mempersoalkan penyebabnya), maka pada pembahasan ini, gaya sebagai penyebab gerakan benda diabaikan, demikian juga gaya gesekan udara yang menghambat gerak benda. Kita hanya meninjau gerakan benda tersebut setelah diberikan kecepatan awal dan bergerak dalam lintasan melengkung di mana hanya terdapat pengaruh gravitasi. Mengapa dikatakan gerak peluru ? kata peluru yang dimaksudkan di sini hanya istilah, bukan peluru pistol, senapan atau senjata lainnya. Dinamakan gerak peluru karena mungkin jenis gerakan ini mirip gerakan peluru yang ditembakkan.
• 3. B. Jenis-jenis Gerak Peluru ( Parabola ) • Dalam kehidupan sehari-hari terdapat beberapa jenis gerak parabola. • Pertama, gerakan benda berbentuk parabola ketika diberikan kecepatan awal dengan sudut teta terhadap garis horisontal, sebagaimana tampak pada gambar dibawah. Dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak gerakan benda yang berbentuk demikian. Beberapa di antaranya adalah gerakan bola yang ditendang oleh pemain sepak bola, gerakan bola basket yang dilemparkan ke ke dalam keranjang, gerakan bola tenis, gerakan bola volly, gerakan lompat jauh dan gerakan peluru atau rudal yang ditembakan dari permukaan bumi.
• 4. • Kedua, gerakan benda berbentuk parabola ketika diberikan kecepatan awal pada ketinggian tertentu dengan arah sejajar horisontal, sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Beberapa contoh gerakan jenis ini yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, meliputi gerakan bom yang dijatuhkan dari pesawat atau benda yang dilemparkan ke bawah dari ketinggian tertentu.
• 5. • Ketiga, gerakan benda berbentuk parabola ketika diberikan kecepatan awal dari ketinggian tertentu dengan sudut teta terhadap garis horisontal, sebagaimana tampak pada gambar di bawah.
• 6. C. Menganalisis Gerak Peluru Bagaimana kita menganalisis gerak peluru ? Eyang Galileo telah menunjukan jalan yang baik dan benar. Beliau menjelaskan bahwa gerak tersebut dapat dipahami dengan menganalisa komponen-komponen horisontal dan vertikal secara terpisah. Gerak peluru adalah gerak dua dimensi, di mana melibatkan sumbu horisontal dan vertikal. Jadi gerak parabola merupakan superposisi atau gabungan dari gerak horisontal dan vertikal. Kita sebut bidang gerak peluru sebagai bidang koordinat xy, dengan sumbu x horisontal dan sumbu y vertikal. Percepatan gravitasi hanya bekerja pada arah vertikal, gravitasi tidak mempengaruhi gerak benda pada arah horisontal. Percepatan pada komponen x adalah nol (ingat bahwa gerak peluru hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Pada arah horisontal atau komponen x, gravitasi tidak bekerja). Percepatan pada komponen y atau arah vertikal bernilai tetap (g = gravitasi) dan bernilai negatif /-g (percepatan gravitasi pada gerak vertikal bernilai negatif, karena arah gravitasi selalu ke bawah alias ke pusat bumi).
• 7. ILUSTRASI GERAK PELURU VOX VOY VO α Kec. Awal : vox = vo cos α voy = vo sin α Gerak horizontal merupakan glb ( v tetap ) Gerak vertikal merupakan glbb (a = -g)
• 8. Kecepatan di sembarang titik vvy vx Vx = vo cos α Vy = vo sin α - gt v = vx 2 + vy 2
• 9. Posisi disembarang titik (x,y) A x y x = vo cosα . t ……………. (glb) y = vo sin α . t – ½ gt2 …….(glbb)
• 10. Keadaan khusus : Titik Puncak Dicapai pada saat vy = 0 Data tersebut dimasukkan pada persamaan kecepatan vy = vo sin α - gt Diperoleh : vo sin α t = ----------- g Waktu mencapai titik tertinggi Diberi simbol tH
• 11. Tinggi maksimum yH Masukkan tH ke persamaan y = vosin α t – ½ gt2 Diperoleh : vo 2 sin 2α yH = ------------- 2g
• 12. Keadaan khusus 2 Titik Terjauh Waktu untuk mencapai titik terjauh adalah 2 kali waktu mencapai titik tertinggi tR = 2 tH 2 vo sin α tR = ------------- g Waktu ini disubtitusikan ke persamaan koordinat x = vo cos α . t , diperoleh : tH tR vo 2 sin 2α xR = ------------- g
• 13. Contoh soal : • Sebuah peluru ditembakkan dengan kelajuan awal 100 m/s dan sudut elevasi 37o . Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 , sin 37o = 3/5 dan cos 37o = 4/5 Tentukan: a) Penguraian vektor kecepatan awal terhadap arah horizontal (sumbu X) b) Penguraian vektor kecepatan awal terhadap arah vertikal (sumbu Y) c) Kecepatan peluru saat t = 1 sekon d) Tinggi peluru saat t = 1 sekond e) Jarak terjauh yang dicapai peluru ( Xmaks)
• 14. Pembahasan : a) Penguraian vektor kecepatan awal terhadap arah horizontal (sumbu X) b) Penguraian vektor kecepatan awal terhadap arah vertikal (sumbu Y) c) Kecepatan peluru saat t = 1 sekon Karena gerak parabola terbentuk dari dua buah jenis gerak, yaitu GLBB pada sumbu Y dan GLB pada sumbu X, maka terlebih dahulu harus dicari kecepatan gerak peluru saat 1 sekon untuk masing-masing sumbu. Pada sumbu X : Karena jenis geraknya GLB (gerak lurus beraturan) maka kecepatannya selalu konstan, jadi akan sama dengan kecepatan awal untuk sumbu X jadi :
• 15. Pada sumbu Y: Jenis gerakan pada sumbu Y adalah GLBB jadi ingat rumus untuk mencari kecepatan saat t yaitu Vt= Vo – gt dengan Vo disini diganti Vo miliknya Y atau Voy Terakhir untuk mencari gabungan kedua kecepatan atau disoal sering disebut dengan ” kecepatan ” saja
• 16. d) Tinggi peluru saat t = 1 sekon Saat 1 sekon ketinggian peluru namakan saja Y atau h juga boleh,… e) Jarak terjauh yang dicapai peluru Cara pertama, dipakai jika sudah diketahui waktunya (12 sekon) Xmaks = (Vo cos α ) t = 100(4/5)12 = 960 meter Cara kedua anggap saja belum diketahui waktunya :
• 17. GERAK MELINGKAR BERATURAN
• 18. Gerak Melingkar Beraturan • Benda dikatakan bergerak melingkar beraturan jika benda tersebut bergerak dengan kelajuan konstan, tetapi kecepatan benda berubah arah secara kontinyu sepanjang waktu
• 19. BESARAN-BESARAN DALAM GERAK MELINGKAR BERATURAN 1. FREKUENSI FrekFrekuuensi adalah banyaknyaensi adalah banyaknya gerak melingkar yanggerak melingkar yang dilakukan oleh sebuah titikdilakukan oleh sebuah titik materi dalam selang waktumateri dalam selang waktu tertentu.tertentu.
• 20. Jika dalam waktu tJika dalam waktu t sebuah bendasebuah benda melakukan n kalimelakukan n kali gerak melingkar,gerak melingkar, maka besarmaka besar frekwensifrekwensi ff dinyatakandinyatakan :: ff == n t Keterangan : f = frekwensi (Hz) n = banyaknya gerak melinggkar t = waktu total (s)
• 21. 2. Periode Periode (T) Periode adalah lamanya waktu yang dibutuhkan oleh suatu titik materi untuk melakukan satu kali gerak melingkar.
• 22. Jika dalam waktu t sebuah benda melakukan n kali gerak melingkar, maka besar periode T dinyatakan : n t T = 1 T = f Keterangan : T = periode (s) n = banyaknya gerak melinggkar t = waktu total (s) f = frekuensi ( Hz )
• 23. 3.Kecepatan linier • kelajuan linear didefinisikan sebagai jarak persatuan waktu, dimana dalam satu kali gerak melingkar jarak yang ditempuh sama dengan keliling lingkaran, maka kelajuan linear dinyatakan sebagai berikut : • Keterangan v = kelajuan linear (m/s) r = jari-jari gerak melingakr (m) T = periode (s)
• 24. 4. Kelajuan anguler • Kecepatan sudut(ω) Besar sudut yang ditempuh oleh sebuah titik yang bergerak melingkar dalam selang waktu tertentu Secara matematis besar kecepatan sudut dinyatakan dengan persamaan ω = 2 π T Atau ω = r v
• 25. Hubungan kecepatan v dengan ω Jadi hub v dengan ω Menjadi v = ω r T 2 π ω = Atau ω = r v ω = 2 π f
• 26. Percepatan yang selalu mengarah ke pusat lingkaran. aass = v= v22 /r/r as = percepatan sentripetal (m/s2 ) r = jari-jari lingkaran (m) v = kelajuan linear (m/s) 5. PERCEPATAN SENTRIPETAL (as)
• 27. Contoh soal 1. Sebuah tikus melakukan gerak melingkar seperti pd gmb sebanyak 40 kali dalam 10 detik dengan jari-jari 20 cm. tentukanlah : (a) periode (b) frekwensi (c) kecepatan sudut (d) kelajuan linear? Diketahui : n = 40 x t = 10 s r = 20 cm = 0.2 m Ditanyakan : a. T b. f c. v d. v Jawab : a.T= t/n =10s / 40 = ¼ s b. f = n/t =40/10 =4 Hz c. ω = 2π f = 2 π. 4 = 8π rad/s d. v = ω r = 8π. 0,2 = 1,6π m/s
• 28. Gerak Melingkar Berubah Beraturan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB) adalah gerak melingkar dengan percepatan sudut tetap. Dalam gerak ini terdapat percepatan tangensial (yang dalam hal ini sama dengan percepatan linier) yang menyinggung lintasan lingkaran (berhimpit dengan arah kecepatan tangensial ).
• 29. Persamaan dalam GMBB » θ = ωo t + ½ α t2 » ωt = ωo + α t » ωt 2 = ωo 2 + 2 α θ dengan » θ = posisi sudut (rad) » ωo = kecepatan sudut awal (rad/s) » ωt = kecepatan sudut akhir (rad/s) » t = waktu (sekon) » α = percepatan sudut (rad/s2 )
• 30. Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s2 . Jika mula-mula benda diam, tentukan : a) Kecepatan sudut benda setelah 5 sekon b) posisi Sudut setelah 5 sekon Contoh soal Diketahui : α = 2 rad/s2 ωo = 0 t = 5 sekon a) ωt = ωo + αt ωt = (0) + (2 rad/s2 )(5 s) = 10 rad/s b) θ = ωot + 1 /2 αt2 θ= (0)(5s) + 1 /2 (2rad/s2 )(5s)2 θ= 1 /2 (2rad/s2 ).25s2 θ= 25rad
• 31. Besaran Angular
• 32. Contoh Gaya Sentripental
• 33. Contoh SOAL : • Sebuah titik partikel dengan massa 20 gram melaku • kan gerak melingkar beraturan dengan jari- jari lintasan 1 meter dengan persamaan posisi sudut θ = 10 t Radian. • Tentukan: a. kelajuan linear titik partikel b. percepatan sentripetal titik partikel c. gaya sentripetal yang bekerja pada titik
• 34. Hubungan Besaran Angular dan Tangensional Persamaan Gerak Melingkar Berubah Beraturan adalah analogi dari persamaan Gerak Lurus Berubah Beraturan

Posted in: Artikel