1. TUGAS ARTIKEL OLEH DESI ANGGREANI/M0213020
Dinamika Lagrange
Pada bab sebelumnya kita telah mempelajari dan menganalisa gerak sebuah
benda, seperti contoh gerak ayunan bandul, gerak benda pada bidang pada bidang
miring dan gerak suatu pegas. Pada dasarnya analisisnya menggunakan hukum-
hukum Newton. Dengan menggunakan hukum ini kita dapat menurunkan
persamaan gerak benda. Akan tetapi dari kebanyakan persoalan yang dihadapi
terkadang tidak mudah untuk menganalisis persamaan geraknya. Persamaan
lagrange diformulasikan guna untuk membuat persoalan yang dihadapi lebih
efektif yang dapat digunakan untuk mencari gerak sistem.
Persamaan gerak partikel yang dinyatakan oleh persamaan lagrange didapat
dengan meninjau energi kinetik dan energi potensial partikel tanpa perlu meninjau
gaya-gaya yang berinteraksi pada partikel. Persamaan Lagrange itu sendiri adalah
persamaan gerak partikel yang merupakan fungsi dari koordinat umum. Koordinat
umum sebuah partikel dalam 1 ruang dapat dinyatakan dengan menggunakan tiga
jenis koordinat, yaitu koordinat kartesian, koordinat polar atau kordinat silinder.
Persamaan Lagrange dituliskan sebagai berikut:
β = π β π β¦(1)
Persamaan Lagrange menggunakan posisi (x,y,z) dan kecepatan ( π₯Μ, π¦Μ, π§Μ)
sebagai koordinat umum β = β ( π₯, π¦, π§, π₯Μ, π¦Μ, π§Μ).
Pada dasarnya persamaan Lagrange ekuivalen dengan persamaan gerak Newton
jika koordinat yang digunakan adalah koordinat kartesian. Untuk partikel tunggal
lebih mudah menggunakan dengan metode ini. Dapat kita lihat dari persamaan.
πβ
ππ₯
= β
ππ
ππ
= πΉπ₯ β¦(2)
Dan
πβ
ππ₯Μ
= β
ππ
ππΜ
= ππΜ = ππ₯ β¦(3)
2. Persamaan ini dipengaruhi oleh fungsi waktu karena persamaan yang
menghubungkan koordinat kartesian dan koordinat umum mengandung fungsi
waktu, sehingga :
πβ
ππ₯Μ
=
π
ππ‘
πβ
ππ₯Μ
Fx = mπ₯Μ β¦(4)
F = m.a
( John R Taylor,2005)
Pada persamaan gerak partikel dalam koordinat silinder, perubahan koordinat dari
(q1β¦.,q3).q1 = π, q2 =π q3 = z Tenaga kinetic partikel
T =1/2m [(
ππ
ππ‘
)
2
+ π2
(
ππ
ππ‘
)
2
+ (
ππ§
ππ‘
)
2
] β¦(5)
Untuk koordinat (π)
π
ππ‘
(
ππ
ππ
) =
π
ππ‘
(π
ππ
ππ‘
) = π
π2 π
ππ‘2
,
ππ
ππ
= ππ(
ππ
ππ‘
)
2
β¦(6)
Sehingga gaya, Qp = m[
π2 π
ππ‘2
β π (
ππ
ππ‘
)
2
] β¦(7)
Untuk koordinat (π)
π
ππ‘
(
ππ
ππ
) =
π
ππ‘
(ππ2 ππ
ππ‘
) = 2ππ
ππ
ππ‘
ππ
ππ‘
+ mπ2 π2 π
ππ‘2
,
ππ
ππ
= 0 β¦.(8)
Sehingga gaya,Qπ = π (2
ππ
ππ‘
ππ
ππ‘
+ π
π2 π
ππ‘2
) β¦(9)
Koordinat (z)
π
ππ‘
(
ππ
ππ§
) =
π
ππ‘
(π
ππ§
ππ‘
) = π
π2 π§
ππ‘2
,
ππ
ππ§
= 0 β¦(10)
Sehingga gaya, Qz = m
π2 π§
ππ‘2
β¦(11)
Jadi persamaan gerak partikel dalam komponen-komponennya,
Qp = m[
π2 π
ππ‘2
β (
ππ
ππ‘
)
2
], ππ = π (2
ππ
ππ‘
ππ
ππ‘
+ π
π2 π
ππ‘2
) β¦(12)
3. Dan Qz = m
π2 π§
ππ‘2
β¦(13)
(Pujayanto,2011)
Dari penjelasan persamaan Lagrange pada koordianat kartesius dan silinder, maka
dapat kita simpulkan prosedur umum yang dipakai untuk mencari persamaan
differensial gerak dari sebuah system adalah sebagai berikut :
1. Pilih sebuah koordinat untuk menyatakan konfigurasi system
2. Cari energi kinetic T sebagai fungsi koordinat tersebut beserta turunannya
terhadap waktu.
3. Jika system tersebut konservatif cari energi potensial U sebagai fungsi
koordinatnya atau jika system tersebut tidak konservatif cari koordinat
umumnya.
U