Dokumen tersebut membahas tentang diagram benda bebas dalam mekanika rekayasa. Diagram benda bebas digunakan untuk menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada suatu partikel. Dokumen tersebut juga menjelaskan tahapan membuat diagram benda bebas dan berbagai bentuk umum diagram benda bebas untuk berbagai kondisi seperti benda pada bidang datar, miring, benda yang saling sentuh, dan diikat tali.

1. MEKANIKA
REKAYASA
Created by : Sri Nur Haslinda
44419024
1A MEKATRONIKA
ِ‫ح‬َّ‫الر‬ ِ‫ن‬َ‫م‬ْ‫ح‬َّ‫الر‬ ِ ‫ه‬‫اّلل‬ ِ‫م‬ْ‫س‬ِ‫ب‬ْ‫ي‬

2. Diagram Benda Bebas
Gambar atau diagram yang digunakan
untuk menunjukkan gaya-gaya (diketahui
atau belum) yang bekerja pada partikel
tersebut disebut dengan diagram benda
bebas.
Dalam penyelesaian suatu
kesetimbangan harus diperhiitungkan semua
gaya yang berkerja pada partikel, maka
pentingnya menggambarkan suatu diagram
benda bebas sebelum menerapkan persamaan
kesetimbangan terhadap penyelesaian sebuah
soal tidak dapat diabaikan.

3. Tahapan Menggambar Diagram
Benda Bebas
1. Pisahkan dan isolasi benda yang menjadi pusat
perhatian kita dan benda-benda yang berhubungan
kontak dengannya.
2. Gambarakan gaya-gaya aksi yang bekerja pada
posisinya masing-masing sesuai dengan data yang ada
pada benda yang diisolasi.
3. Gambarakan gaya-gaya reaksi yang timbul akibat
pemisahan kontak phisik dengan benda-benda yang
lain (Hukum Newton II) dari benda yang diisolasi.
4. Gaya-gaya yang diketahui harus diberi label dengan
besar dan arahnya yang benar. Besar suatu gaya
ialah selalu positif sehingga jika penyelesaian
menghasilkan skalar “negatif “, tanda minus
menyatakan bahwa kepala anak panah atau tanda arah
gaya berlawanan dengan yang pertama kali di
asumsikan.

4. Bentuk Umum
A. Benda pada Bidang Datar
1. Bidang Datar Licin
a. Arah gaya sejajar dengan arah gerak
Gaya yang menyebabkan benda tersebut bergerak adalah
gaya yang sejajar dengan lantai (sumbu-x), yaitu Fx, maka
berdasarkan hukum kedua Newton berlaku persamaan:
ΣFx=m⋅a
F=m⋅a ⟹ a=F/m
Sedangkan gaya yang sejajar
dengan sumbu-y (Fy) adalah sama dengan nol.
ΣFy=0
N−w=0 ⟹ N=w

5. Bentuk Umum
A. Benda pada Bidang Datar
1. Bidang Datar Licin
b. Arah gaya membentuk sudut terhadap arah gerak
Sama seperti sebelumnya, gaya yang menyebabkan benda tersebut
bergerak adalah gaya yang sejajar dengan lantai (sumbu-x), yaitu Fx
yang besarnya adalah F cos α. Sehingga, berdasarkan hukum kedua
Newton berlaku persamaan:
ΣFx=m⋅a
Fcosα=m⋅a ⟹ a=Fcosα/m
Sedangkan gaya yang sejajar
dengan sumbu-y (Fy) adalah:
ΣFy=0
N+Fsinα−w=0
N=w–Fsinα

6. Bentuk Umum
A. Benda pada Bidang Datar
2. Bidang Datar Kasar
Sama seperti benda pada bidang datar licin, hanya saja ditambah
satu gaya lagi, yaitu gaya gesek antara benda dengan lantai.
Pada sumbu-x, berlaku hukum kedua Newton sehingga persamaannya
menjadi:
ΣFx=m⋅a
F−f=m⋅a
F−μ⋅N=m⋅a ⟹ a=F−μ⋅N/m
Gaya gesek (f) pada permasalahan di atas
bergantung pada keaddan benda. Jika benda diam,
maka berlaku gaya gesek statis (fs). Sedangkan
jika benda bergerak, maka berlaku gaya gesek
kinetis (fk). Sedangkan gaya yang sejajar
dengan sumbu-y (Fy) adalah:
ΣFy=0
N−w=0
N=w

7. Bentuk Umum
B. Benda pada Bidang Miring
1. Bidang Miring Licin
Pada diagram benda di samping, bisa kita lihat, bahwa gaya berat harus
diuraikan ke sumbu-x dan sumbu-y. Pada sumbu-x, berlaku hukum Newton kedua karena
benda bergerak pada arah yang sejajar dengannya. Kita anggap arah gerak adalah ke
kanan, sehingga gaya yang ke kanan positif dan yang ke kiri negatif. Sehingga
persamaannya menjadi:
ΣFx = m⋅a
F − w sinα = m⋅a
F − m⋅g sinα = m⋅a
a = F − m⋅g sinα/m
a = F/m–gsinα
Sedangkan pada sumbu-y berlaku hukum Newton pertama,
karena benda tidak bergerak sejajar sumbu tersebut.
ΣFy = 0
N − w cosα = 0
N = w cosα

8. Bentuk Umum
B. Benda pada Bidang Miring
2. Bidang Miring kasar
Pada bidang miring kasar, sebenarnya sama saja dengan di bidang miring
licin. Hanya saja ditambah dengan gaya gesek (f). Gaya gesek selalu berlawanan arah
dengan gerak benda. Maka, jika pada gambar gerak benda kita anggap ke atas, gaya
gesek akan mempunyai arah ke bawah. Sehingga persamaan pada sumbu-x adalah:
ΣFx=m⋅a
F−wsinα−f=m⋅a
F−m⋅gsinα−f=m⋅a
a=F−f−m⋅gsinα/m
a=F−f/m–gsinα
Sedangkan pada sumbu-y berlaku hukum Newton pertama,
sama seperti sebelumnya.
ΣFy=0
N−wcosα=0
N=wcosα

9. Bentuk Umum
C. Benda Saling Sentuh
Pada gambar di samping terdapat dua buah benda yang saling menempel didorong
dengan gaya sebesar F. Sehingga akan terjadi gaya kontak antara keduanya. Besar
gaya kontak yang mengenai keduanya adalah sama dan besarnya dapat dicari seperti
berikut ini:
Benda 1 Benda 2
ΣF1=m1⋅a ΣF2=m2⋅a
F−F21=m1⋅a F12=m2⋅a
F21=F−m1⋅a

10. Bentuk Umum
D. Benda yang Diikat Tali
Pada diagram benda di atas, kita bisa menghitung gaya tegangan talinya
seperti berikut ini:
ΣF1=m1⋅a
T=m1⋅a
ΣF2=m2⋅a
T=F−m2⋅a

11. Bentuk Umum
D. Benda yang Diikat Tali
Pada diagram ini, massa katrol diabaikan, sehingga T1 sama dengan T2. Untuk
mencari percepatannya, kita bisa gunakan hukum kedua Newton berikut:
ΣF=m⋅a
w2=(m1+m2)⋅a
a=w2/m1+m2
Sedangkan untuk tegangan talinya bisa kita cari menggunakan:
ΣF1=m1⋅a
T1=m1⋅a
ΣF2=m2⋅a
w2–T2=m2⋅a
T2=w2–m2⋅a
T2=m2⋅g–m2⋅a
T2=m2⋅(g−a)

12. REFRENSI
https://www.anashir.com/fisika/diagram-benda-bebas/
https://id.scribd.com/doc/227055693/Mekanika-Teknik-Statika