Dokumen tersebut membahas tentang dinamika dan berbagai konsep dasar yang terkait dengan dinamika seperti gaya, massa, inersia, dan hukum-hukum gerak Newton. Secara khusus, dibahas mengenai definisi dinamika, jenis-jenis gaya seperti gaya berat, gaya normal, gaya gesek, serta hukum-hukum gerak Newton pertama, kedua, dan ketiga.

1. DINAMIKA
SRI MULYATI, M.Si
1

2. PENDAHULUAN
Dinamika: Mempelajari pengaruh lingkungan terhadap
keadaan gerak suatu sistem
Dasar rumusan persoalan dalam dinamika:
“Bila sebuah sistem dengan keadaan awal (posisi,
kecepatan dsb) diketahui ditempatkan dalam suatu
lingkungan tertentu, bagaimanakah gerak sistem
selanjutnya di bawah pengaruh lingkungan
tersebut ?”
2

3. 3

4. GAYA
 Dalam kehidupan sehari-hari, tiap orang sebenarnya punya konsep dasar
tentang gaya. Misalnya pada waktu kita menarik atau mendorong suatu benda
atau kita menendang bola, kita mengatakan bahwa kita mengerjakan suatu gaya
pada benda itu.
 Gaya dapat :
- mengubah arah gerak suatu benda,
dengan syarat gaya
- mengubah bentuk suatu benda
yang kita berikan cukup
- mengubah ukuran suatu benda
besar.
 Gaya menyebabkan percepatan. Arah gaya searah dengan arah percepatan.
 gaya dapat digolongkan sebagai sebuah vektor.
 Diperhatikan secara cermat tampaknya ada dua macam gaya:
- gaya kontak yang terjadi melalui persentuhan (dorongan, tarikan, gesekan,
pegas dll)
- gaya yang bekerja jarak jauh (action-at a- distance), misal : gaya gravitasi,
gaya coulomb
4

5. GAYA (F)
# Kemampuan sistem
untuk melakukan
kerja ( perubahan
kedudukan, posisi,
bentuk).

6. KEDUDUKAN BERBAGAI RUMUS GAYA
Di SMA telah kita pelajari ada berbagai rumus gaya, seperti:
F = ma
F = -kx
F = mv2/r
F = G m1m2/r2
F = k q1q2/r2
F=μN
Dll

7. MACAM – MACAM GAYA
1. Gaya berat
Gaya berat (W) adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja
pada suatu benda.
Gaya berat selalu tegak lurus kebawah dimana pun posisi
benda diletakkan, apakah dibidang horizontal, vertikal
ataupun bidang miring
Gambar Arah vektor gaya berat
7

8. 2. Gaya Normal
Gaya normal adalah gaya yang bekerja pada bidang sentuh
antara dua prmukaan yang bersentuhan, dan arahnya
selalu tegak lurus bidang sentuh.
Gambar Arah vektor gaya normal
8

9. GAYA NORMAL
Gaya normal = gaya tegak lurus permukaan
a
N
N
N
W
Gaya normal bisa tak
segaris dengan W
N
W
W
Gaya normal F
Gaya normal bisa
bisa sama
lebih besar dari W
dengan gaya
W
berat W
Gaya normal bisa
tegak lurus W

10. 3. Gaya Gesek
Gaya gesek termasuk gaya normal. gaya ini muncul jika
permukaan dua benda bersentuhan secara langsung.
Arah gesekan searah dengan permukaan bidang sentuh
dan berlawanan dengan arah kecendrungan gerak.
Gambar Arah vektor gaya gesek
10

11. GAYA GESEK
 Gaya gesek statik dan kinetik (empiris):
 Bergantung pada sifat permukaan yang saling bersentuhan
 Gaya gesek statik:
 Tumbuh merespon mengimbangi tarikan gaya dalam arah
berlawanan. Tapi ada harga maksimum:
 Fs,max = μs N
dengan μs : koefisien gesek statik
 Gaya gesek kinetik
 Umumnya besarnya bergantung kecepatan
 Untuk kecepatan tak terlalu tinggi: konstan
 Fk =μk N
dengan μk : koefisien gesek kinetik
 Umumnya gaya gesek kinetik < gaya gesek statik
N = besar gaya normal

12. Gaya gesek ada 2 macam :
Jenis Gesekan Persamaan Keterangan
KInetik FK = µ k.N Gaya berlawanan
dengan kecepatan.
Selalu lebih kecil dari
gaya gesek statik
Digunakan untuk benda
yang meluncur/bergerak.
Statis FS = µS.N Gaya harus lebih besar
dari gaya gesek
maksimum ini untuk
membuat benda bergerak
dari keadaan diam.
Digunakan untuk objek
yang diam.
Arah gaya gesek
berlawanan dengan arah
gaya yang bekerja pada
benda.
12

13. BIDANG MIRING
Menguraikan gaya yang bekerja pada benda di atas bidang miring.
Pertanyaan : bagaimanakah sumbu penguraian (X-Y) dipilih?
Pertimbangkan kesetimbangan yang terjadi. N
N
N=Wcos(α)
???
α
α W α
W
N
??? α
Bandingkan kasus:
-Mendorong kotak sepanjang bidang miring
W=Ncos(α)
-Mobil berbelok pada bidang miring (hanya
masalah penguraian gayanya saja!!) α
W
Keuntungan mekanis dari bidang miring (nanti
waktu membahas usaha!)

14. 4. Gaya tegangan tali
Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja pada ujung-
ujung tali karena tali itu tegang.
Jika tali dianggap ringan maka gaya tegangan tali pada
kedua ujung tali yang sama dianggap sama besarnya.
Gambar Gaya Tegangan Tali
14

15. TEGANGAN TALI DAN KATROL
Asumsi thd tali ideal:
 Hanya sebagai medium penerus gaya secara sempurna
 Tidak elastis (a sepanjang tali sama)
 Tidak bermassa (tegangan dimana-mana sama)
Asumsi katrol ideal:
 Hanya sebagai alat pembelok gaya
 Tidak bermassa
 Tidak berputar tapi licin sempurna

16. GAYA SENTRIPETAL
Gaya sentripetal hanyalah NAMA sejenis gaya yang istimewa yaitu arahnya
selalu menuju ke titik pusat lingkaran. Jadi tentukan dulu bidang lingkarannya
serta titik pusatnya, baru menentukan arah gaya centripetal. Dengan demikian:
Gaya centripetal = resultan komponen semua gaya yang menuju ke
pusat lingkaran atau radial keluar
Untuk memiliki gaya centripetal tak perlu melakukan gerak melingkar penuh!
Setiap gerak melengkung, bisa didefinisikan gaya centripetalnya.
Jika Fc adalah gaya centripetal maka hukum II
Newton bisa dituliskan dalam bentuk yang sangat
istimewa yaitu:
FC = m v2/R
Dengan v adalah besar kecepatan
Dan R adalah jari-jari rotasinya.

17. Ilustrasi. Siapakah yang berfungsi sebagai gaya sentripetal (Fc)
Bumi mengelilingi matahari.
Gaya gravitasi berfungsi jadi
gaya sentripetal
N cosα = Fc
Tikungan licin. Uraian gaya
Fc = G m M/r2 Normal berfungsi sebagai gaya
sentripetal
v
N
Selisih gaya berat Selisih gaya
dan normal T tegangan tali dan
berfungsi jadi gaya berat
gaya centripetal berfungsi jadi
W gaya centripetal
Fc = T-W
v
Fc = W-N
W

18. INERSIA (KELEMBAMAN)
 Inersia adalah kecenderungan
suatu benda untuk tetap diam
atau tetap bergerak lurus dengan
kecepatan tetap (bergerak lurus
beraturan)
 Semakin besar inersia suatu benda
semakin cenderung benda ini ingin
mempertahankan posisi diamnya,
akibatnya untuk menggerakkan
benda yang lebih besar inersianya
dibutuhkan gaya yang lebih besar.
 Catatan: pengertian inersia Gambar 1 Dua benda yg berbeda jenis
sebenarnya bukan untuk benda
yang diam saja, tapi juga untuk
benda yang bergerak dengan
kecepatan tetap 18

19. MASSA
19

20. Massa suatu benda dapat ditentukan
dengan membandingkan percepatan
yang dihasilkan oleh SUATU gaya
pada benda-benda yang berbeda.
20

23. KONSEP GAYA & MASSA INERSIA
 Newton memikirkan gaya sebagai penyebab perubahan
gerak.
 Gerak adalah perubahan posisi terhadap waktu. Jadi
besaran gerak yang penting adalah kecepatan.
 Perubahan gerak berarti perubahan kecepatan, alias
percepatan.
 Bilamana ada percepatan berarti ada gaya penyebabnya.
 Massa adalah ukuran kuantitatif kemudahan benda diubah
keadaan geraknya.
 Massa menjadi ukuran inersia (kecenderungan untuk
mempertahankan keadaannya)

25. HUKUM I NEWTON
Hukum ini berasal dari Galileo: Kecepatan yang diberikan pada suatu benda
akan tetap dipertahankan jika semua gaya penghambatnya dihilangkan.
Hukum Newton I:
 Jika gaya total yang bekerja pada benda itu sama dengan nol, maka
benda yang sedang diam akan tetap diam dan benda yang sedang
bergerak lurus dengan kecepatan tetap akan tetap bergerak lurus
dengan kecepatan tetap. Benda tidak mengalami
perubahan gerak
 Disebut hukum inersia sebab menyatakan bilamana resultan gaya=0,
benda cenderung mempertahankan keadaannya (inert).
 Jadi sebenarnya keadaan diam dan gerak lurus beraturan tidaklah berbeda,
dua-duanya tidak memerlukan adanya gaya resultan yang sama dengan
NOL.
 Patut diingat, gaya bersifat vektor, jadi resultannya dilakukan penjumlahan
secara vektor.

26. HUKUM I NEWTON

27. HUKUM II NEWTON
Perubahan gerak, berarti perubahan kecepatan alias mengalami percepatan. Jika
sebuah benda mengalami percepatan, maka pasti resultan gaya yang bekerja
pada benda tsb tidak sama dengan NOL.
Hukum II Newton:
Percepatan suatu benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja
dan berbanding terbalik dengan massanya
∑F = m a
Dalam menuliskan itu, kita telah memilih konstanta kesebandingannya =1, dan
satuan F ditentukan oleh satuan m dan a
SI : satuan m : kg, satuan a : m/s2
satuan F : kg m/s2 (diberi nama : newton atau N)

28. Jika dalam bentuk vektor maka penulisannya adalah :
ΣF = resultan gaya yang bekerja
m = massa benda
a = percepatan yang ditimbulkan
Sebuah bola bilyard diletakkan pada permukaan yang licin sekali
(anggap gesekannya tidak ada). Dua gaya bekerja pada bola ini seperti
pada Gb. Hitung percepatan tersebut jika massanya, 0,5 kg.
28

29. HUKUM II NEWTON

31. Sebuah mobil bermassa 10 000 kg, bergerak dengan
kecepatan 20 m/s. Mobil direm dan berhenti setelah
menempuh jarak 200 m. Berapakah gaya pengeremannya?
Ingat !!!!!

32. HUKUM NEWTON III
Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain,
maka benda yang kedua ini mengerjakan gaya pada
benda yang pertama yang besarnya sama dengan gaya
yang diterimatapi arahnya berlawanan.
Sebuah balok diletakkan di atas lantai. Balok
memberikan gaya pada lantai sebesar gaya
beratnya W. Balok tidak melesak ke dalam lantai
karena lantai memberikan gaya reaksi yang
sama besar dengan gaya berat W. Gaya reaksi
ini sering disebut gaya normal (N) yang arahnya
tegak lurus permukaan lantai.
32