Daftar isi
Dalam ilmu fisika seringkali membahas dinamika partikel. Apakah dinamika partikel itu? Berikut pembahasannya.
Pengertian Dinamika Partikel
Dinamika partikel merupakan suatu ilmu yang membahas tentang gaya-gaya yang menjadikan suatu partikel yang awalnya diam kemudian menjadi bergerak, atau yang mempercepat dan memperlambat gerak suatu partikel.
Jenis-jenis Dinamika Partikel
Dinamika partikel terdiri dari berbagai jenis, yaitu:
1. Gaya
Gaya merupakan keadaan ketika mendorong atau menarik suatu benda mati.
Gaya memiliki satuan standar internasioal yaitu newton (N) atau kg.m/s2.
Gaya juga bisa dinyatakan dengan garis yang mempunyai tanda panah di bagian ujungnya.
Garis tersebut menjadi arah dari gaya sedangkan panjang garisnya menyatakan besar dari gaya tersebut sehingga gaya memiliki arah dan besar.
2. Gaya Gravitasi
Gaya gravitasi merupakan keadaan ketika benda yang dijatuhkan dekat permukaan bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama atau gaya yang dilakukan bumi pada setiap benda yang ada di sekitarnya.
Besar percepatan gravitasi (g) yaitu, 9,8 m/s2 = 9,8 N/kg dalam satuan SI.
Gaya antara dua partikel yang mempunyai masa (m1 dan m2) dan dipisah oleh jarak (r) yang dinyatakan oleh hukum gravitasi.
Hukum gravitasi yang dinyatakan adalah suatu gaya tarik menarik sepanjang garis yang menghubungkan kedua patikel tersebut dan mempunyai besar. Sehingga rumus dari gaya gravitasi, yaitu:
F = G m1 . m2 / r2
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).
Rumus besar gaya berat pada suatu benda, yaitu:
W = m . g
Lalu 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 rumus gaya tarik oleh bumi pada benda tersebut yaitu:
W = F = G Mm/ r2
Sehingga percepatan gravitasi (g) dapat dinyatakan sebagai berikut:
g = G M/r2.
3. Gaya Normal
Gaya normal merupakan gaya yang timbul apabila kedua benda saling bersentuhan.
Gaya normal memiliki arah tetap garis lurus pada permukaan yang bersentuhan atau bersinggungan dengan benda tersebut.
Gaya normal memiliki besar atau kecilnya gaya tergantung pada gaya tekananan permukaan kontak.
Sehingga jika tangan menekan permukaan meja dengan gaya tekan yang besar, maka gaya normal yang ditimbulkan akan sama besar.
Sedangkan, bila ditekan dengan lembut maka gaya normal yang ditimbulkan akan kecil.
4. Gaya Gesek
Gaya gesek (f) merupakan gaya yang dapat terjadi bila dua buah benda saling bergesekan.
Atau bila permukaan dua benda yang saling bersinggungan pada saat satu benda bergerak pada benda lainnya, dan sejajar dengan permukaan yang saling bersinggungan.
Arah gaya gesek selalu berlawanan arah dengan arah gerak benda yang bergerak.
Contohnya jika sebuah balok bergerak dari kiri ke bagian kanan atas sebuah lantai, maka gaya gesek dengan arah kiri akan bekerja di bagian balok tersebut.
Bila salah satu benda ada yang keadaan diam dengan yang lainnya, maka disebut dengan gaya gesek statik (Fs).
Gaya gesek statik maksimum merupakan gaya paling kecil yang menjadikan suatu benda bergerak.
Dalam permukaan yang kering dan tak diberi pelumas, terdapat gaya gesek statik maksimum diantara dua permukaan yang tak bergantung pada luas permukaan yang saling bergesekan.
Tetapi sebanding dengan besar gaya normal diantara kedua benda yang saling bersinggungan.
fs ≤ μs N
Keterangan :
μs = koefisien gesek statik.
Tanda yang sama dengan permukaan di atas berlaku apabila s mencapai besar maksimum.
Jika benda mulai bergerak sekali saja, maka gaya geseknya akan berkurang.
Sehingga untuk mempertahankan gerak lusur beraturan diperlukan gaya yang lebih kecil.
Gaya yang bekerja diantara dua permukaan yang saling bergerak, disebut dengan gaya kinetik (fk).
Pada permukaan yang kering dan tak ada pelumasnya, diperoleh gaya gesek kinetik yang tak bergantung pada luas permukaan atau pada kecepatan relatif diantara kedua permukaan yang saling bergesekan.
Tetapi sebanding dengan besar gaya normal diantara kedua benda yang saling bergesekan.
fk = μk N
Keterangan :
μk = koefisien gesek kinetik.
Contoh Soal dan Pembahasan
1. Berapakah berat benda yang memiiki massa 2 kg dan gaya 9,8 ms-2?
Diketahui:
m = 2kg
g = 9,8 ms-2
Ditanya : w ?
Dijawab :
w = m . g
w = 2. 9,8
w = 19,6 N.
2. Massa seorang astronot di bumi 60 kg Jika gaya gravitasi bulan 1/6 gaya gravitasi bumi, maka berapa berat astronot di bulan?
Diketahui:
m = 60kg
g = 1/6
Ditanya : w?
Dijawab:
w = m . g w = 600. 1/6 w = 100 N.