Nama: Muhammad Ravanza Wardhana

Prodi: Teknik Mesin Reg B

Nim: 230102061

Tanggal publikasi 20 November

Pengertian Kinematika dan Penjelasan Pengantar Gerak

Bahasan kali ini adalah tentang kinematika. Kinematika atau geometri gerak adalah cabang dari mekanika klasik yang membahas gerakan benda dan sistem benda dengan mengabaikan faktor yang mempengaruhi benda itu bergerak. Pada kinematika, seseorang hanya fokus pada gerak benda dan tidak memikirkan bagaimana benda tersebut dapat bergerak.

GERAK PADA FISIKA

Gerak pada fisika sendiri dibagi menjadi tiga yaitu, translasi (translation), rotasi (rotation), dan vibrasi/ osilasi/ gerak periodik (vibration/ oscillation/ periodic motion). Beberapa gerak pada fenomena alam merupakan gabungan atau kombinasi dari gerak ini. Sulit menemukan fenomena dengan satu jenis gerak saja.

Contohnya ban pada mobil, dia berputar dan berjalan. Kombinasi rotasi dan transalasi. Tetapi jika melihat badan mobilnya saja dia seolah translasi tetapi saat ditikungan dia juga berotasi sedikit.

Gerak translasi adalah gerak benda dimana benda tersebut bergeser dari satu titik ke titik yang lain tanpa perubahan orientasi relatif (arah tanpa acuan). Arah acuan atau panah pada gerak transalasi tidak bisa bergeser sedikitpun. Contoh gerak translasi adalah peluru yang ditembakkan, gerak meja atau kardus yang didorong (abaikan gaya).

Gerak rotasi adalah gerak benda sepanjang keliling lingkaran atau rotasi sepanjang lintasan melingkar. Gerak melingkar tidak harus berputar penuh. Gerak ini dapat memutar sedikit atau memutari suatu poros.

Contoh anda memutar sedikit bakso yang ditusuk lidi karena saosnya hendak jatuh. Atau anda memutar tali sebuah gantungan kunci. Pada kasus pertama lidi sebagai poros dan kasus kedua tangan sebagai poros.

Gerak vibrasi atau osilasi atau gerak periodik adalah gerak benda teratur dari satu posisi ke posisi lain yang kemudian kembali ke posisi asli. Gerak ini bersifat bolak-balik. Gerak melingkar bisa termasuk gerak vibrasi jika ia bolak balik dan tidak kontinu. Contoh anda memutar tali gantungan kunci sedikit kemudian dia kembali dan berayun, jadi dia tidak lanjut berputar-putar.

LINGKUP KINEMATIKA

Pada kinematika dibahas tentang semua jenis gerak, baik gerak satu dimensi atau gerak dua dimensi. Gerak satu dimensi adalah gerak benda sepanjang garis lurus yang terjadi pada satu arah atau sumbu.

Contoh gerak satu dimensi adalah gerak lurus beraturan (straight line motion with constant velocity) , gerak lurus berubah beraturan (straight line motion with constant acceleration), gerak vertikal ke atas (vertical upward motion), dan gerak jatuh bebas (vertical motion under gravity)

Selain itu, terdapat gerak dua dimensi. Gerak dua dimensi adalah gerak benda yang terjadi pada dua arah atau sumbu. Contoh gerak dua dimensi adalah gerak parabola (projectile motion), gerak melingkar beraturan (uniform circular motion), dan gerak melingkar berubah beraturan (non-uniform circular motion).

Suatu benda dapat mengalami gerak translasi atau gerak rotasi. Gerak translasi adalah gerak benda yang arahnya lurus ataupun melengkung. Pada gerak translasi menggunakan konsep hukum Newton II. Sedangkan gerak rotasi adalah gerak yang mengalami perputaran terhadap poros tertentu. Gerak rotasi ini disebabkan oleh adanya torsi yaitu kecenderungan sebuah gaya untuk memutar suatu benda tegar terhadap titik poros tertentu.

Gerak pada rotasi mengalami suatu torsi. Torsi adalah ukuran kecenderungan sebuah gaya untuk memutar suatu benda tergar terhadap titik poros tertentu. Rumusan Torsi/momen gaya adalah sebagai berikut:

Lengan Momen

Lengan momen (l) adalah sebutan untuk jarak titik poros rotasi sampai ke gaya yang saling tegak lurus.

Torsi merupakan suatu besaran vektor. Sehingga ia mempunyai arah. Torsi bernilai positif (+) apabila arahnya berlawanan jarum jam. Sedangkan torsi bernilai negatif (-) apabila arahnya searah dengan jarum jam.

Momen Inersia

Dalam dinamika rotasi juga dikenal istilah penting yaitu momen inersia. Momen inersia adalah besaran yang menyatakan ukuran kelembaman benda yang mengalami gerak rotasi adalah momen inersia (analog dengan massa pada gerak translasi). Rumusan momen inersia adalah sebagai berikut:

Di mana

I = momen inersia (kg m²)

m = massa benda (kg)

r = jari-jari benda (m)

Tiap benda memiliki nilai momen inersianya masing-masing, berikut adalah nilai dari momen inersia yang sering dipakai dalam masalah kesetimbangan benda tegar:

Dalam dinamika partikel, kita mengetahui bahwa gaya F menyebabkan suatu benda bergerak translasi dengan percepatan linear a. Dan suatu torsi τ menyebabkan suatu benda berotasi terhadap suatu poros tertentu. Oleh karena torsi τ analog dengan gaya F dan percepatan sudut α analog dengan percepatan linear a. sehingga dapat dihasilkan hukum II Newton untuk suatu rotasi yaitu sebagai berikut:

Di mana:

I = momen inersia (kg m²)

α = percepatan sudut (rad/s²)

τ = torsi (N .m)

r = jarak titik ke poros (m)

Cara menghitung energi kinetik rotasi dari suatu massa adalah sebagai berikut:

Persamaan di atas menyatakan energi kinetik dari suatu benda tegar yang momen inersianya I dan berputar dengan kecepatan sudut ω. Apabila suatu benda dalam keadaan menggelinding. Dalam dinamika rotasi, gerak menggelinding adalah suatu benda tegar bergerak translasi dalam suatu ruang sambil berotasi tanpa slip. Nilai Energi Kinetik pada saat benda menggelinding adalah sebagai berikut:

Contoh 1: Benda menggelinding dan SOLUSI SUPER

Pada gambar di bawah menunjukkan sebuah benda menggelinding dari atas menuju alas bidang. Nilai percepatan benda tersebut dapat ditentukan menggunakan rumus hukum kekekalan energi. Namun kita akan menggunakan rumus SOLUSI SUPER untuk menentukan nilai percepatan dan kecepatan dari benda tersebut yaitu:

Nilai percepatan (a) pada saat benda menggelinding dari atas:

Nilai kecepatan (v) pada saat benda menggelinding di atas:

Dari persamaan di atas, terdapat konstanta k. nilai k dapat dirubah dengan momen inersia yang ditunjukkan pada gambar 5. Contohnya sebagai berikut:

Contoh 2: Sebuah rotasi silinder yang dilekatkan pada tali

Nilai percepatan silinder ( a) nya dapat ditentukan dengan:

Dan nilai tegangan tali (T) nya dapat ditentukan dengan:

Contoh 3: Sebuah sistem katrol dengan massa dan bola yang saling menurun

Nilai percepatan kedua benda tersebut dapat ditentukan dengan

Contoh 4: Gerak menggelinding benda pejal mendaki suatu bidang miring

Nilai ketinggian suatu bidang miring (h) dapat ditentukan menggunakan persamaan:

Nilai jaraknya (s) dapat ditentukan dengan cara:

Contoh Soal

Dari paragraf sebelumnya sudah diberikan gambaran soal beserta SOLUSI SUPER sebagai cara penyelesaiannya. Sekarang waktunya, Quipper Blog memberikan soal-soal dari Bank Soal Quipper yang selalu up to date beserta Solusi SUPER sebagai persiapan kamu menghadapi segala tes ujian yang akan kalian hadapi. Let’s Check this Out!