Pada pembahasan kali ini kami akan menjelaskan tentang dinamika partikel. Yang meliputi tentang pengertian dinamika partikel, jenis-jenis gaya dinamika partikel dan hubungan massa dinamika partikel yang dibahas dengan lengkap dan ringan. Untuk lebih telitinya silakan simak ulasan dibawah ini dengan seksama.
Pengertian Dinamika Partikel, Jenis Gaya dan Hubungan Massa
Mari kita bahas pengertian dinamika partikel terlebih dahulu dengan seksama.
Definisi Dinamika Partikel
Dinamika partikel merujuk pada disiplin ilmu yang membahas tentang gaya-gaya yang mengakibatkan perubahan gerak suatu partikel, baik dari keadaan diam menjadi bergerak, maupun mempengaruhi percepatan atau perlambatan geraknya.
Macam-Macam Dinamika Partikel
Terdapat beberapa jenis dinamika partikel yang perlu diketahui, yaitu:
Gaya
Ketika kita mendorong atau menarik suatu objek, kita memberikan gaya pada objek tersebut. Namun, gaya juga dapat diberikan oleh objek tak hidup. Sebagai contoh, pegas yang ditarik akan memberikan gaya pada objek yang terhubung pada ujungnya, atau sebuah lokomotif akan memberikan gaya pada rangkaian gerbong yang ditariknya.
Gaya memiliki arah dan besaran tertentu, sehingga dapat dianggap sebagai vektor yang mengikuti aturan penjumlahan vektor. Gaya dapat direpresentasikan sebagai garis dengan panah yang menunjukkan arah gaya, sedangkan panjang garis mengindikasikan besarnya gaya. Dalam sistem Satuan Internasional (SI), satuan gaya dinyatakan dalam Newton (N) atau kg.m/s^2.
Gaya Gravitasi
Benda-benda yang jatuh di dekat permukaan bumi akan mengalami percepatan yang sama, yaitu sebesar percepatan gravitasi (g = 9,8 m/s^2 = 9,8 N/kg dalam SI), jika pengaruh hambatan udara diabaikan. Gaya yang menyebabkan percepatan ini dikenal sebagai gaya gravitasi (FG). Dengan demikian, gaya gravitasi adalah gaya yang ditimbulkan oleh bumi terhadap semua benda di sekitarnya.
Hukum gravitasi menyatakan bahwa gaya antara dua partikel dengan massa m1 dan m2, yang dipisahkan oleh jarak r, adalah gaya tarik menarik sepanjang garis yang menghubungkan kedua partikel tersebut dan memiliki besaran:
Keterangan:
F = Gaya tarik-menarik antara kedua benda (N)
G = Tetapan gravitasi (6,673 x 10-11 Nm2/kg-2)
m1, m2 = Massa benda 1 (kg)
r = Jarak antara kedua benda (m)
dinamika partikel
Jika m1, diibaratkan sebagai massa bumi (M) dan m2 sebagai massa benda m yang ada disekitar bumi dan memiliki jarak r dari titik pusat bumi, maka gaya tarik oleh bumi pada benda tersebut adalah:
gaya tarik bumi
Gravitasi yang bekerja antara bumi dengan benda. Arah gaya berat selalu ke bawah mengarah pada pusat bumi (terlihat seperti gambar diatas). Gaya berat di suatu benda besarnya:
W = mg
Sehingga percepatan gravitasi g dapat dinyatakan sebagai:
g =percepatan gravitasi
Deskripsi Gaya Normal
Gaya normal (N atau FN) merujuk pada gaya yang terjadi ketika dua benda saling bersentuhan. Arah gaya normal selalu tegak lurus terhadap permukaan kontak (bidang singgung) dengan benda tersebut (lihat gambar di bawah). Besar atau kecilnya gaya normal bergantung pada tekanan yang diberikan pada permukaan kontak. Dengan kata lain, jika kita menerapkan tekanan yang kuat pada permukaan meja, maka gaya normal yang timbul akan besar. Namun, jika tekanan yang diberikan lebih lembut, maka gaya normal yang terjadi akan lebih kecil.
Gaya Gesek dalam Dinamika Partikel
Ketika suatu benda dilempar dari atas permukaan yang datar dan horizontal, kecepatannya akan berkurang dan akhirnya berhenti. Jelas terlihat bahwa ada gaya yang bekerja pada benda tersebut, yang bertindak ke arah yang berlawanan dengan gerak benda. Gaya ini dikenal sebagai gaya gesek (f) dan disebabkan oleh permukaan yang bersinggungan.
Gaya gesek terjadi ketika dua benda bergesekan, yaitu ketika permukaan keduanya saling bersentuhan saat salah satu benda bergerak sejajar dengan permukaan kontak tersebut.
Arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gerakan benda (lihat gambar di bawah). Jadi, jika sebuah balok bergerak dari kiri ke kanan di atas lantai, gaya gesek dengan arah ke kiri akan bekerja pada balok tersebut.
Gaya gesek antara dua permukaan yang diam relatif satu sama lain disebut gaya gesek statis (Fs). Gaya gesek statis maksimum adalah gaya terkecil yang membuat benda bergerak. Pada permukaan yang kering dan tanpa pelumas, gaya gesek statis maksimum tidak tergantung pada luas permukaan kontak antara kedua benda yang bersinggungan. Namun, gaya gesek statis maksimum berbanding lurus dengan besarnya gaya normal antara kedua benda yang bersinggungan (lihat gambar c di atas).
fs ≤ μs N
Di mana μs adalah koefisien gesek statis. Tanda sama berlaku ketika s mencapai nilai maksimum. Begitu benda mulai bergerak, gaya gesek yang bekerja akan berkurang sehingga untuk menjaga gerakan yang lancar, diperlukan gaya yang lebih kecil. Gaya yang bekerja antara dua permukaan yang saling bergerak disebut gaya gesek kinetik (fk).
Pada permukaan yang kering dan tanpa pelumas, gaya gesek kinetik tidak bergantung pada luas permukaan kontak atau kecepatan relatif antara kedua permukaan yang bersinggungan. Namun, gaya gesek kinetik sebanding dengan gaya normal antara kedua benda yang bersinggungan (lihat gambar di atas). Di sini, μk adalah koefisien gesek kinetik.
fk = μk N
Pada gambar a tersebut terlihat bahwa suatu balok suatu balok berada diam diatas permukaan horizontal dalam keadaan seimbang dibawah pengaruh berat W dan gaya P ke atas yang dilakukan permukaan terhadapnya.
Jika seutas tali diikatkan pada salah satu sisi balok (seperi pada gambar b diatas), kemudian diberi gaya pada tali itu tetapi tidak terlalu besar sehingga balok masih tetap diam. Gaya P yang dilakukan oleh permukaan terhadap balok miring ke kiri. Karena gaya P, T, dan W harus konkuren, maka komponen gaya P yang sejajar dengan permukaan tersebut disebut sebagai gaya gesek statis fs) dan komponen yang tegak lurus terhadap permukaan disebut gaya normal (N) yang dilakukan permukaan terhadap balok (lihat pada gambar b diatas).
Berdasarkan syarat kesetimbangan, maka fs sama dengan t dan N sama dengan W. Jika T terus diperbesar, maka balok akan mulai bergerak di suatu nilai T tertentu dan dengan kata lain fs terletak pada nilai maksimum (lihat gambar c diatas). Jika T diperbesar lagi sehingga balok tidak lagi setimbang, namun sudah bergerak. Maka gaya gesek akan berkurang (lihat gambar b diaatas).
Konstanta μs dan μk merupakan besaran tanpa satuan. Umumnya μs > μkb untuk dua permukaan tertentu. Nilai masing-masing dua koefisien tersebut tergantung dari sifat kedua permukaan gesek. Semakin kasar suatu permukaan, maka nilai koefisiennya juga akan semakin besar dan nilainya akan kecil jia permukaanya licin. Seringkali nilainya lebih kecil dari 1, walaupun mungkin lebih besar dari 1.
Demikianlah telah dijelaskan tentang Pengertian Dinamika Partikel, Jenis Gaya dan Hubungan Massa, semoga bisa menambah wawasan dan pengetahuan kalian. Terimakasih telah berkunjung dan jangan lupa untuk membaca artikel lainnya.
Referensi: sambellayah.com