GAYA,USAHA, ENERGI
GAYA adalah tarikan atau dorongan pada benda. Dan merupakan besaran vektor , yang mempunyai besaran dan arah.
Gaya Resultan pada suatu benda menyebabkan benda tersebut mendapatkan percepatan dalam arah gaya itu. Percepatan yang timbul berbanding lurus dengan gaya, tetapi berbanding terbalik dengan massa benda.
Satuan gaya dalam SI adalah Newton. 1N adalah gaya resultan yang memberi percepatan 1 pada massa 1kg.
Hukum-hukum Newton :
HUKUM KE-1 NEWTON : Jika gaya resultan pada benda adalah nol, maka vektor kecepatan benda tidak berubah. Benda hanya akan mengalami suatu percepatan jika padanya bekerja suatu gaya resultan yang bukan nol.
HUKUM KE-2 NEWTON : Jika gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda dengan massa m tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan kearah yang sama dengan gaya. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Dengan F dalam newton, m dalam kg dan a dalam . dapat ditulis dalam suatu persamaan: a = atau F = ma
HUKUM KE-3 NEWTON : setiap gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkan gaya lain yang sama besarnya dengan gaya tadi, namun berlawanan arah. Gaya reaksi ini dilakukan benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya. Hukum ini dikenal sebagai hukum aksi reaksi.
USAHA yang dilakukan gaya F didefinisikan sebagai berikut.
Pada gambar tampak gaya F bekerja pada sebuah benda, yang karenanya mengalami perpindahan s. Komponen F dalam arah s adalah F cos . Usaha yang dilakukan gaya F didefinisikan sebagai komponen F daam arah perpindahan dikalikan dengan perpindahannya.
W = (F cos ) (s) = Fs cos
Jika F dan s searah, cos = cos 0 = 1, dan W = Fs.
Jika F dan s berlawanan arah, maka cos = cos 180 = -1, dan W = -Fs, yakni usaha negatif. Gaya seperti gesekan seringkali menghambat gerak benda, dan berlawanan arah dengan perpindahan. Dalam hal demikian, gaya melakukan usaha negatif.
Satuan Usaha di dalam SI adalah newton meter, yang disebut joule (J). Satu joule adalah usaha yang dilakukan dengan gaya 1N yang memindahkan benda sejauh 1 meter.
ENERGI adalah kemampuan benda tersebut melakukan usaha. Jumlah energi yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan. Jika suatu benda melakukan usaha, maka benda tersebut akan kehilangan energi yang sama dengan usaha yang dilakukannya.
Energi mempunyai satuan yang sama yaitu Joule. Dengan demikian energi dan usaha merupakan besaran skalar.
ENERGI KINETIK(EK) sebuah benda adalah kemampuan benda tersebut melakukan usaha karena bergerak. Jika benda yang bermassa m mempunyai kecepatan v, maka energi kinetik translasinya adalah EK =
Jika m dinyatakan dalam kg dan v dinyatakan dalam m/s maka satuan unit EK adalah Joule.
ENERGI POTENSIAL GRAVITASI(EGP) sebuah benda adalah kemampuan benda tersebut melakukan usaha karena kedudukannya dalam medan gravitasi. Jika massa m jatuh bebas sejauh h, benda itu dapat melakukan usaha sebanyak mgh. Jika benda berada pada h diatas permukaan nol (permukaan acuan), maka energi potensial gravitasinya
EGP = mgh
Dimana g adalah percepatan gravitasi. Perhatikan bahwa mg dalam rumus diatas adalah berat benda. Satuan EGP adalah J apabila m dinyatakan dalam kg, g, dalam , dan h dalam m.
Energi tidak dapat diciptakan begitu saja, juga tidak dapat dimusnahkan begitu saja. Energi hanya dapat berubah dari bentuk energi yang satu kebentuk yang lain.
MOMENTUM
Momentum linear adalah hasil kali massa dan kecepatannya = mv.
Momentum adalah besaran vektor, arahnya adalah arah vektor kecepatan. Satuan dalam SI adalah kg.m/s.
Perubahan momentum yang disebabkan oleh suatu impuls, besar dan arahnya adalah sama dengan besar dan arah impuls. Maka dari itu, gaya tetap F yang bekerja pada benda bermassa m selama waktu t, dapat mengubah kecepatan benda dari Vo menjadi Vf, sehingga :
Impuls = perubahan momentum atau Ft = m (Vf – Vo).
HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM LINEAR: Jika resultan gaya-gaya luar pada sekumpulan benda adalah nol, maka jumlah semua vektor momentum pada benda-benda itu adalah konstan.
TUMBUKAN DAN LEDAKAN. Pada kedua jenis peristiwa ini jumlah semua vektor momentum sebelum dan sesudah peristiwa adalah sama.
Maka pada tumbukan antara dua benda bermassa m1 dan m2 :
Momentum total sebelum tumbukan = momentum total sesudah tumbukan
=
Disini dan adalah kecepatan sebelum tumbukan, sedangkan dan adalah kecepatan sesudah tumbukan.
TUMBUKAN YANG DISEBUT KENYAL (LENTING) SEMPURNA adalah tumbukan yang jumlah energi kinetik benda-bendanya sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama. Kalau dua benda bertumbukan lenting sempurna:
=
KOEFISIEN RESTITUSI, untuk tumbukan antara dua benda dimana kedua benda itu selalu bergerak dalam garis lurus yang sama, dapat didefinisikan suatu koefisien restitusi sebagai berikut : e =
Dimana disebut kecepatan relatif sebelum tumbukan (kedua benda saling mendekat)
Dan disebut kecepatan relatif sesudah tumbukan (kedua benda saling menjauh).
Kalau tumbukan bersifat lenting sempurna, e = 1. Pada tumbukan tidak lenting e < 1, dan pada tumbukan dimana sesudah tumbukan kedua benda itu tetap bersatu(tumbukan tidak lenting sempurna) e = 0.
