Kinematika dan Dinamika Partikel

MEKANIKA

Merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari gerak benda dan pengaruh lingkungan terhadap gerak benda (konsep gaya dan energi yang berkaitan).

 

KINEMATIKA

Merupakan Ilmu mekanika yang membahas tentang gerak benda tanpa mempersoalkan penyebabnya.

 

DINAMIKA

Merupakan Ilmu mekanika yang menjelaskan tentang pengaruh lingkungan (gaya & energi) terhadap gerak benda.

 

KINEMATIKA

Konsep Dasar

• Vektor & Skalar
• Posisi & Titik Acuan
• Jarak Tempuh & Perpindahan
• Kelajuan & Kecepatan
• Percepatan
• Waktu 

Berdasarkan sifatnya, besaran fisika dibagi dalam dua kelompok, yaitu:

• Besaran Vektor:  besaran fisika yang mempunyai besar (nilai) dan arah. 
• Besaran Skalar:  besaran fisika yang hanya mempunyai besar (nilai) saja.
• Notasi dan Lambang Vektor:

• Sifat Vektor: vektor dapat digeser ke mana saja, asal besar dan arahnya tetap.

          a. Komutatif 

              a+b = b+a

 

          b. Asosiatif

              (a+b)+c = a+(b+c)

 

 

KOMPONEN VEKTOR

Komponen Vektor merupakan proyeksi vektor pada sumbu sistem koordinat. 

Posisi

Posisi merupakan letak atau lokasi sebuah benda dalam sumbu koordinat atau titik acuan. 

Posisi merupakan besaran vektor, sehingga memiliki panjang dan arah.

 

1. Posisi 2D 

    Gerak dua dimensi: gerak benda pada bidang datar (dua sumbu).

 2. Posisi 3D

     Gerak tiga dimensi: gerak benda dalam ruang, tidak hanya gerak pada bidang datar ataupun pada

     garis lurus (tiga sumbu).

     Koordinat vektor posisi untuk gerak 3 (tiga) dimensi biasanya dinyatakan dalam: γ, α, β, γ

POSISI BUMI

Posisi di permukaan Bumi dinyatakan dalam koordinat Lintang & Bujur.

• Lintang: -90° (LS) s/d +90° (LU)
• Bujur: -180o (BB) s/d +180o (BT)
  

Vektor Posisi di permukaan Bumi biasanya dinyatakan dalam diagram atau koordinat bola.

 

Contoh:

Tentukan vektor posisi dari kota Jakarta yang memiliki koordinat geografis “6,1745°LS dan 106,8277° BT”?

Jawab: 

⌀ = -6,1745° (karena berada di lintang selatan) 

λ  =  106,8227 (karena berada di bujur timur)

Koordinat vektor posisi kota Jakarta adalah

     x = 6400 x cos(-6,1745°) x cos(106,8227°)

        = -1841 km

     y = 6400 x cos(-6,1745°) x sin(106,8227°)

        = 6091 km

     z = 6400 x sin(-6,1745°)

        = -688 km

 

Jadi vektor posisi kota Jakarta adalah

PERPINDAHAN

Perpindahan didefinisikan sebagai perubahan posisi suatu benda. 

Perpindahan merupakan besaran vektor, sehingga memiliki panjang dan arah.

Vektor perpindahan benda adalah selisih posisi akhir dengan posisi awal.

Perpindahan tidak bergantung pada lintasan benda tapi hanya ditentukan garis lurus dari posisi awal ke posisi akhir.

JARAK TEMPUH

Jarak tempuh didefinisikan sebagai panjang lintasan benda yang bergerak dari posis awal ke posisi akhir.

KECEPATAN RATA-RATA

Kecepatan rata-rata adalah perbandingan antara perpindahan dengan lama waktu yang dibutuhkan untuk melakukan perpindahan. 

KELAJUAN RATA-RATA

Kelajuan rata-rata adalah perbandingan antara jarak tempuh dengan waktu tempuh.

KECEPATAN SESAAT

Kecepatan sesaat adala kecepatan rata-rata pada selang waktu yang sangat kecil (mendekati nol)

PERCEPATAN RATA-RATA

Percepatan rata-rata adalah perbandingan antara perubahan kecepatan benda dengan lama waktu kecepatan tersebut berubah.

PERCEPATAN SESAAT

Percepatan sesaat adalah percepatan rata-rata pada selang waktu yang sangat kecil (mendekati nol)

Read More

Dasar Sistem Pengukuran

Pengukuran adalah tindakan membandingkan harga variabel yang diukur (belum diketahui) dengan variabel lain yang harganya sudah diketahui.
Tujuannya adalah mendapatkan informasi penting terkait besaran-besaran fisika yang berhubungan dengan kelangsungan proses, sistem, fenomena alam, dan sebagainya.
Sistem Pengukuran akan memberikan hasil suatu pengamatan berupa nilai numerik yang mempresentasikan kuantitas dari variabel atau besaran yang diukur.

Sistem Pengukuran Diperlukan untuk:
1. Measurement, Indication, Monitoring, and Recording
    Untuk mengetahui kondisi suatu proses atau keadaan suatu sistem
2. Automation & Control
    Untuk mengendalikan keadaan sistem atau proses.
3. Billing & Custody Transfer
    Untuk pembayaran suatu transaksi (perdagangan)

Manfaat Sistem Pengukuran
1. Safety, Health, & Environment (SHE)
    Manfaat untuk keselamatan manusia dan lingkungan
    a. Pengukuran besaran fisika pada Hazardous Area (daerah berbahaya) di Industri Proses.
    b. Pengukuran tekanan, temperatur pada unit-unit proses di industri Migas.
    c. Pengukuran kandungan polutan di udara, tanah dan air.
    Manfaat untuk kesehatan
    a. Pengukuran tekanan darah, temperatur, dan besaran lain pada tubuh manusia dalam bidang
        kedokteran.
    b. Pengukuran komposisi makanan dan obat-obatan pada produk-produk makanan dan obat-
        obatan.
2. Perdagangan yang Fair & Proteksi konsumen
    a. Kebenaran harga yang tercantum pada spesifikasi hasil industri merupakan syarat diterimanya
        barang produksi dalam perdagangan internasional
    b. Pengukuran volume, berat dan besaran lain pada komoditas perdagangan
    c. Pengukuran fraksi berat, fraksi volume dan besaran lain pada komponen yang terkandung pada
        obat-obatan, makanan dan sebagainya.
    d. Pengukuran waktu dan besaran lain pada penyediaan jasa komersial spt layanan telepon dan
        sebagainya.
3. Peningkatan Kerja Proses Produksi
    Terjaganya kinerja proses produksi sehingga Jaminan Kualitas Produk Efisiensi Energi Konservasi
     Lingkungan, dan sebagainya. 

 

Aspek-aspek Sistem Pengukuran:

a. Ketepatan (Presisi)

    Presisi berkaitan dengan pembagian skala terkecil pada sebuah alat ukur.

    Alat ukur yang presisi berkaitan dengan penunjukan yang konsisten.

 

 

b. Akurasi

    Menunjukkan nilai yang sama/dekat dengan nilai yang sebenarnya.

 

c.  Karakteristik Statik Pengukuran

• Range
• Span
• Linieritas
• Non-Linieritas
• Sensitivitas
• Efek Lingkungan 
• Histeresis
• Resolusi
• Wear & Aging
• Error Bands
  

d.  Kalibrasi

 

Kesalahan Pengukuran :

a.  Kesalahan Posisi Awal

b.  Kesalahan Paralaks

 

c.  Kesalahan Penyimpangan

Read More

Besaran, Satuan, dan Pengukuran

Fisika merupakan cabang ilmu yang paling mendasar (fundamental) yang didasarkan pada pengamatan eksperimental dan pengukuran kuantitatif (Metode Ilmiah), dimana fisika mempelajari tentang: Keadaan dan sifat-sifat benda (makro & mikro) serta perubahannya, Gejala-gejala fenomena alam, dan Hubungan antara satu gejala dengan gejala lainnya.

(Sumber: https://mir-s3-cdn-cf.behance.net/project_modules/disp/3642e317592573.562bbf98f22dc.jpg)

Besaran

1. Keadaan dan sifat-sifat benda yang dapat diukur dan dinyatakan dalam nilai satuan-satuan tertentu
    (kuantitatif). 

2. Sesuatu yang dapat diukur dan mempunyai satuan. 

3. Besaran Fisika dibedakan menjadi dua yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

 

Satuan

1. Ukuran / takaran kuantisasi dari besaran fisika. 

2. Standar Sistem Satuan biasanya dibagi menjadi dua: 

    • Sistem Satuan Internasional (SI)
    • Sistem Satuan Inggris atau British atau Sistem Non Metrik

Dimensi
Merupakan cara penulisan besaran-besaran dengan simbol-simbol atau lambang-lambang besaran dasar.
a. Kegunaan Dimensi:
    1. Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran
    2. Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan
b. Metode Penjabaran Dimensi:
    1. Dimensi ruas kanan sama dengan dimensi ruas kiri
    2. Setiap suku berdimensi sama

Penetapan Standar & Satuan oleh Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) di Sevres, Perancis:
1. Massa
    Standar 1 kg = Massa suatu silinder yang terbuat dari campuran platinum-iridium dengan tinggi 39
    mm dan diameter 39 mm yang disimpan di kantor BIPM di kota Sevres, dekat Paris, Perancis.
2. Panjang
    Standar 1 meter ≡ jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dalam waktu 1 / 299.792.458
    detik
3. Waktu
    Standar 1 detik ≡ waktu yang diperlukan untuk mencapai 9.192.631.770 kali periode osilasi dari
    atom cesium)

Besaran Pokok

Gaussian & British Engineering System

Besaran Turunan dan Dimensinya

Prefiks atau Faktor Pengali dalam SI

Konversi Satuan

Read More