PENDAHULUAN

FISIKA DASAR

Fakultas Pertanian

Universitas Islam Nusantara

I.1. Mekanika

• Mekanika adalah cabang dari Ilmu Fisika dan keteknikan yang banyak menerangkan hubungan erat antara gaya, materi dan geraknya.

• Kalau kita berbicara tentang gaya maka dalam mekanika, gaya itu dikenal dengan gaya tarik dan gaya dorong

Contoh-contoh akibat gaya :

1. Dalam Hukum Newton II F = m a• F adalah gaya• m adalah massa• a adalah percepatan2. Rumus Usaha : E = F.dx• E adalah usaha• F adalah gaya• dx adalah perpindahan

Contoh-contoh akibat gaya :

3. Rumus Daya : E/dt = F.dx/dt = F.v

• E adalah energi atau usaha

• dt adalah selang waktu

• dx adalah perpindahan

• v adalah kecepatan

Jadi jelas dari rumus yang diberikan sebagai contoh, dalam proses apapun ternyata bahwa gaya itu memegang peranan penting.

Pada garis besarnya Mekanika kita bagi pada tiga bagian.

1. Kinematika.2. Dinamika3. Statika

I.2. Kinematika

• Kinematika mempelajari besaran vektor dan persamaan gerak.

a. besaran vektor dan skalar.

• Vektor adalah suatu besaran yang mempunyai harga dan arah.

• Skalar adalah suatu besaran yang hanya mempunyai harga saja.

I.2. Kinematika (Lanj)

• Sebagai contoh vektor : Gaya, kecepatan dan percepatan sedangkan

• Sebagai contoh skalar misalnya : massa, panjang, warna, dan sebagainya.

• Jumlah vektor yang sejajar dapat dijumlahkan secara aljabar

Contoh Jumlah Vektor Sejajar

Sedangkan untuk vektor yang lebih dari 2 (banyak) dapat dilaksanakan secara lukisan, Perhatikan gambar I – 1d.

b. Lintasan.Kalau sebuah titik materi bergerak terhadap suatu susunan sumbu, maka ia berturut-turut berada di berbagai titik di dalam ruang.

Sedangkan untuk gerak beraturan berlaku :St : St’ = t : t’

c. Besaran, satuan dan Rumus Dimensi.

Untuk menentukan besaran-besaran (dalam Ilmu Fisika dan Ilmu Pesawat) dipakai 2 macam sistem.

1.Satuan Dinamis (sistem absolut = mutlak).• Besaran pokoknya panjang, massa dan

waktu.2.Sistem Statis (sifat teknik)• Besaran pokoknya panjang, gaya dan

waktu

c. Besaran, satuan dan Rumus Dimensi.(Lanjutan)

Sistem Dinamis dibagi lagi 2 macam, yaitu :

a.Sistem Dinamis Kecil (= Sistem Gauss, sistem cgs).

• centimeter, gram massa dan sekon

b.Sistem Dinamis Besar (= Sistem Georgi, sistem mks).

• Meter, kilogram massa dan sekon

Sistem Statis dibagi lagi 2 macam, yaitu :

a. Sistem Statis Kecil.

• Satuan pokoknya centimeter, gram gaya dan sekon

b. Sistem Statis Besar.

• Satuan pokoknya meter, kilogram gaya dan sekon

d. Definisi.

1 kg (massa) = massa standard kilogram yang dibuat dari platina iridium yang disimpan di Sevres.

1 gram (massa) = 1/1000 kg (massa)

1 kg (gaya) = Gaya tarik bumi pada benda yang massanya 1 kg (massa)

1 gram (gaya) = 1/1000 kg (gaya).

Dalam tiap-tiap sistem besaran-besaran yang lain (besaran turunan) satuan-satuannya diturunkan dari satuan pokoknya, disebut satuan turunan. Misalnya :

Sistem Dinamis Kecil :• m = 1 gr (massa) ………………………….. satuan pokok.• a = 1 cm/dt2 ……………………………... satuan turunan.• F = m a = 1 gr (massa) x 1 cm/dt2 …… satuan turunan. = gr (massa) cm/dt2 = dyne.• 1 Dyne = gaya yang menyebabkan massa 1 gram

(massa) mendapat percepatan : 1 cm/dt2 Sistem.

Sistem Dinamis Besar

F = 1 gram (gaya) …………………………. satuan pokok.• a = 1 cm/dt2 ……………………………. satuan turunan.• m = F/a = 1 gram (gaya) / 1 cm/dt2 = 1 gram (gaya)

dt2/cm =smsk.Karena kita masih banyak menggunakan buku-buku

terbitan luar negeri, dan di dalamnya masih terdapat satuan Inggris atau Amerika, maka dianggap perlu untuk mengetahuinya sebagai dasar Pengetahuan

• Satuan : gaya/Berat : pound (lb)• massa : Slug. • Waktu : second.• Panjang : ft, inch.• Dalam satuan ini harga gravitasi g = 32 ft/sec2.

Sistem Statis Besar.

• F = 1 kg (gaya)

• a = 1 m/dt2.

• m = 1 kg (gaya) /1m/dt2 = 1kg (gaya) dt2/m = 1 smsb.

Rumus Dimensi :

• Panjang = [ L ]• massa = [ M ] Sistem Dinamis• waktu = [ T ]

• Panjang = [ L ]• massa = [ W ] Sistem Statis• waktu = [ T ]

Contoh :

Buktikan 1 Newton = 105 dyne

Bukti : 1 Newton = 1 kg (massa) x 1m/dt2

= 103 gram (massa) x 102 cm/dt2

= 105 gram (massa) cm/dt2.

= 105 dyne.

Buktikan 1 smsb = 10 smsk

Bukti 1 smsb = kg (gaya)/ 1 m/dt2

= 103 gram (gaya)/102 cm/dt2

= 10 gram (gaya) dt2 / cm

= 10 smsk

Buktikan 1 gram (gaya) = g dyne

1 kg (gaya) = g Newton.

Bukti : Dari definisi gerak jatuh :

1 gr (gaya) = 1 gr (massa) x g cm/dt2 ……………….. (1)

dari F = m a 1 dyne = 1 gr (massa) x 1 cm/dt2

atau g dyne = 1 gr (massa) x g cm/dt2 ……………… (2)

dari 1 dan 2 1 gr (gaya) = g dyne.

Analog dengan itu maka 1 kg (gaya) = g Newton.

Contoh :

I. 3. Dinamika.

Dalam bagian ini terutama kita akan menggunakan Hukum Newton dimana kita mengenal :

1. Azas Kelembaman.

2. F = m a

3. Aksi = - reaksi.

I. 3. Dinamika. (Lanj)

a. Azas Kelembaman. • Sebuah benda yang dibiarkan diam,

akan terus diam, bila dalam keadaan gerak maka ia bergerak lurus teratur (kecepatan tetap).

b. F = m a • Bukti : gaya ~ a• gaya ~ a• F = m a.

Contoh : Titik materi dengan massa m menangkap gaya F1 dan F2 yang membentuk sudut

• Bila F1 = F2 dan = 180o maka ar = 0

• Memang titik materi seperti ini ada dalam keadaan diam atau bgila diberi kecepatan awal Vo maka ia akan bergerak lurus teratur dengan kecepatan V = Vo = tetap.

• Azas kedua ini meliputi azas pertama, karena itu maka Mekanika cukup 2 Hukum saja. Yaitu : 1. F = m a 2. aksi = - reaksi.

• Mengenai percepatan gravitasi, gaya berat dapat dianggap tetap besarnya bila gerak benda tidak terlampau tinggi di atas permukaan bum. (sebab?).

• Percepatan yang timbul oleh gaya berat disebut percepatan gravitasi.

• Dari Hukum Newton II, F = m a, W = m g.

• Dimana harga g dapat berbeda-beda untuk lintang yang berbeda.

• Beberapa harga g yang ditentukan oleh lintang

Nomor Lintang g (cm/dt2)

1 00 978,1

2 450 980,6

3 520 981,2

4 900 983,1