Benda Tegar Fisika Industri

Pengertian Benda Tegar.

Benda Tegar adalah sistem partikel  yang mana posisi relative partikel-partikelnya ,satu dengan yang lainnya  di dalam system,(dianggap) tetap.

Akibatnya ketika benda ini berotasi  terhadap sumbu yang tetap,maka jarak setiap partikel dalam sistem terhadap sumbu rotasi akan selalu tetap.Di sini kita hanya akan meninjau gerak rotasi dengan sumbu putar yang tetap orientasinya.

Gerak rotasi murni adalah gerak dari sebuah benda tegar dimana seluruh partikel di dalam benda tersebut bergerak dalam lingkaran yang pusatnya terletak pada garis lurus yang disebut sumbu rotasi.

Gerak translasi murni adalah gerak dari sebuah benda partikel selama bergerak sumbu kerangka acuan yang melekat pada benda (x’,y’,z’) selalu sejajar dengan keranggka acuannya sendiri (x,y,z).

Gerak Translasi dan rotasi

1. Momen Gaya

Momen gaya atau sering disebut momen putar atau torsi yang diberi lambang T  (dibaca :tau) merupakan salah satu bentuk usaha dengan salah satu titik sebagai titik acuan.Misalnya jungkat jungkit,dengan titik acuan adalah poros jungkat jungkit.

dengan salah satu titik sebagai titik acuan.Satuan dari momen gaya adalah N.m setara dengan joule.

Rumus torsi

Momen gaya yang menyebabakan putaran benda searah jarum jam disebut momen gaya positi,sebaliknya yang menyebabkan benda berlawanan arah jarum jam disebut momen gaya negatif.

         B.Gerak Translasi Murni

—  Jika gaya total yang bekerja pada benda tidak nol maka pusat massa benda bergerak (benda melakukan translasi).

—  Jika gaya-gaya tersebut menyebabkan torka total nom maka benda tidak melakukan rotasi. Kondisi ini disebut translasi murni.

       C.Gerak Rotasi Murni

—  Jika gaya total yang bekerja pada benda nol maka pusat massa benda tidak bergerak (benda tidak melakukan translasi). Tetapi benda mungkin melakukan rotasi jika momen gaya tidak nol. Keadaan semacam ini disebut rotasi murni

Sistem benda
Sistem benda adalah gabungan beberapa benda yang mengalami gerak secara bersama-sama. Pada sistem benda pada materi ini dapat merupakan gabungan gerak translasi dan rotasi. Contohnya adalah sistem katrol dengan massa tidak diabaikan. Contoh :

Balok A 2 kg berada di atas meja licin dihubungkan tali dengan balok B 3 kg melalui katrol sehingga Sistem Benda dapat menggantung seperti pada Gambar (a).
Jika massa katrol sebesar 2 kg dan jari-jari 10 cm maka tentukan :
a. percepatan benda A dan B,
b. percepatan sudut katrol,
c. tegangan tali TA dan TB!
Penyelesaian
mA = 2 kg
mB = 3 kg → wB = 30 N
mk = 2 kg → k =

a. Percepatan balok A dan B
Balok A dan B akan bergerak lurus dan katrol berotasi sehingga dapat ditentukan percepatannya dengan bantuan gambar gaya-gaya seperti pada Gambar (b).

Balok A : translasi
ΣF = m a
TA = mA a = 2 a ………………………………
a) Balok B : translasi
ΣF = m a
30 − TB = 3a
TB = 30 − 3a …………………………………
b) Katrol : berotasi
Στ = I α
(TB − TA) R = k mk R2 .
TB − TA = . 2 . a
Substitusi TA dan TB dapat diperoleh:
(30 − 3a) − (2a) = a
30 = 6a → a = 5 m/s2

b. Percepatan sudut katrol sebesar:

α = a / R = 5 / 0,1 = 50 rad/s2

c. Tegangan talinya:
TA = 2a = 2 . 5 = 10 N
TB = 30 − 3a = 30 − 3 . 5 = 15 N

Gerak Translasi dan Rotasi

A. Momen Gaya

Momen gaya merupakan salah satu bentuk usaha dengan salah satu titik sebagai titik acuan. Misalnya anak yang bermain jungkat-jungkit, dengan titik acuan adalah poros jungkat-jungkit. Pada katrol yang berputar karena bergesekan dengan tali yang ditarik dan dihubungkan dengan beban.

Momen gaya adalah hasil kali gaya dan jarak terpendek arah garis kerja terhadap titik tumpu. Momen gaya sering disebut dengan momen putar atau torsi, diberi lambang t

Ujhhh

Gerak Translasi dan Rotasi

Kalian sudah mengetahui bahwa keadaan benda yang memiliki resultan momen gaya nol, yaitu bendanya akan setimbang rotasi. Bagaimana jika resultan tidak nol? Jawabannya harus kalian hubungkan hukum II Newton.
Jika benda dipengaruhi gaya yang tidak nol maka benda itu akan mengalami percepatan. ΣF = m a. Apabila hukum II Newton ini kalian terapkan pada gerak rotasi maka saat benda bekerja momen gaya yang tidak bekerja momen gaya yang tidak nol maka bendanya akan bergerak rotasi dipercepat.

B. Jenis / Macam-Macam Gerak
1. Gerak Semu atau Relatif
Gerak semu adalah gerak yang sifatnya seolah-olah bergerak atau tidak sebenarnya (ilusi).
Contoh :
- Benda-benda yang ada diluar mobil kita seolah bergerak padahal kendaraanlah yang bergerak.
- Bumi berputar pada porosnya terhadap matahari, namun sekonyong-konyong kita melihat matahari bergerak dari timur ke barat.
2. Gerak Ganda
Gerak ganda adalah gerak yang terjadi secara bersamaan terhadap benda-benda yang ada di sekitarnya.
Contoh :
Seorang bocah kecil yang kurus dan dekil melempar puntung rokok dari atas kereta rangkaia listrik saat berjalan di atap krl tersebut. Maka terjadi gerak puntung rokok terhadap tiga (3) benda di sekitarnya, yaitu :
- Gerak terhadap kereta krl
- Gerak terhadap bocah kecil yang kurus dan dekil
- Gerak terhadap tanah / bumi
3. Gerak Lurus
Gerak lurus adalah gerak pada suatu benda melalui lintasan garis lurus. Contohnya seperti gerak rotasi bumi, gerak jatuh buah apel, dan lain sebagainya. Gerak lurus dapat kita bagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu :
a. Gerak lurus beraturan (GLB)
Gerak lurus beraturan adalah gerak suatu benda yang lurus beraturan dengan kecepatan yang tetap dan stabil.
Misal :
- Kereta melaju dengan kecepatan yang sama di jalur rel yang lurus
- Mobil di jalan tol dengan kecepatan tetap stabil di dalam perjalanannya.
b. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB)
Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak suatu benda yang tidak beraturan dengan kecepatan yang berubah-ubah dari waktu ke waktu.
Misalnya :
- Gerak jatuhnya tetesan air hujan dari atap ke lantai
- Mobil yang bergerak di jalan lurus mulai dari berhenti

Kecepatan adalah jarak yang ditempuh oleh suatu benda dalam suatu waktu.
Rumusnya :
V = S / T
dengan :
V = kecepatan
S = Jarak
T = waktu
Artinya : apabila ada seseorang yang menempuh jarak sejauh 100 meter dalam waktu 10 detik, maka kecepatannya adalah 10 m/s. Satuan kecepatan sendiri bermacam-macam, tetapi yang sering digunakan adalah KM/Jam.
Jika ada seorang pelari yang berhasil memecahkan rekor kejuaraan lari 100 meter dengan memakan waktu sebesar 10 detik, maka sebenarnya dia sama saja dengan berlari berkecepatan 36 KM/Jam.
Sedangkan percepatan adalah perubahan kecepatan pada suatu waktu tertentu.
Rumusnya :
A =  ΔV/ ΔT
dengan :
A = Percepatan
ΔV = perubahan kecepatan
ΔT = perubahan waktu
Artinya : apabila ada seseorang mengendarai mobil yang melaju dengan kecepatan 40 m/s lalu karena dikejar polisi dia langsung menginjak gas dan dalam 10 detik kecepatan mobil itu menjadi 60 m/s maka percepatan mobil itu adalah 2m/s. Hal ini dapat dihitung dengan rumus diatas :
A =  ΔV/ ΔT
A = (60-40)/10
A = 20/10
A = 2 m/s²
Nah perbedaan PERCEPATAN dan KECEPATAN yang paling mendasar adalah dalam PERCEPATAN adalah seberapa cepat sebuah mobil dapat menambah kecepatannya, sedangkan KECEPATAN mencermati seberapa cepat sebuah mobil menempuh jarak tertentu.
Hal ini menjelaskan kepada kita mengapa di setiap majalah mobil menunjukkan tentang seberapa cepat sebuah mobil dapat mencapai kecepatan 100 KM/Jam dari keadaan diam. Setiap mobil pasti dapat menyentuh kecepatan 100 KM/Jam, tetapi hanya mobil-mobil yang mahal saja yang dapat menyentuh kecepatan 100 KM/Jam dalam waktu kurang dari 10 detik

kecepatan

kecepatan adalah besaran dalam fisika yang mempunyai satuan meter/sekon, kecepatan dapat diperoleh dari perkalian antara jarak yang ditempuh dengan waktu tempuh, kecepatan dapat dirumuskan sebagai berikut :

V = s/t

dimana v = kecepatan (m/s)
s = jarak tempuh (m)
t = waktu tempuh (sekon)

percepatan

percepatan adalah besaran dalam fisika yang yang mempunyai satuan m/s2, percepatan juga merupakan besaran vektor, artinya besaran yang mempunyai arah. percepatan dapat dirumuskan :

a = v/t

dimana a = percepatan (m/s2)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (sekon)