sedikit tentang Dinamika Partikel

 Dinamika, merupakan cabang mekanika yang mempelajari gerak dan gaya yang menyebabkannya. Dinamika menggunakan besaran besaran dasar kinematika, yaitu jarak/perpindahan, kecepatan, dan percepatan yang dihubungkan dengan dua konsep baru, yaitu gaya dan massa.

Gaya dalam bahasa sehari-hari berarti dorongan atau tarikan. Konsep gaya memberikan gambaran kuantitatif tentang interaksi antara dua benda atau antara benda dengan lingkungannya. Tarikan atau dorongan tersebut dapat melalui suatu kontak langsung (gaya kontak/ contact force) atau melalui suatu jarak tertentu (gaya jarak jauh/long-range force). Gaya adalah besaran vektor, sehingga gaya mempunyai besar dan arah serta memenuhi aturan-aturan operasi vektor. Satuan untuk gaya adalah newton, dan disingkat dengan N.

Besar dan arah gaya bergantung kepada macam sistem dan lingkungan yang sedang ditinjau dan diungkapkan lewat hukum gaya. Hukum gaya ini mempunyai bentuk yang khas bagi sebuah sistem dan lingkungannya, sistem yang berbeda dan/atau lingkugan yang berbeda mempunyai hukum gaya yang berbeda. Contoh-contoh pasangan sistem dan lingkungan beserta hukum gaya yang berlaku :

·         Pasangan dua benda titik sistem, pasangan satelit-bumi : Gaya garavitasi.

·         Benda di dekat permukaan bumi : Gaya berat.

·         Benda diikat dengan tali : Tegangan tali.

·         Benda bersentuhan dengan lantai: gaya kontak, gaya normal, gaya gesekan.

·         Benda diikat pada pegas: gaya Hooke.

·         Benda terbenam dalam fluida: gaya apung Archimedes

·         Benda bermuatan q bergerak dalam medan listrik E dan medan Magnet B: gaya Lorentz

Permasalahan dinamika partikel, penyelesaiannya hampir tidak pernah lepas dari Hukum Newton.

·         Hukum I Newton

Hukum pertama Newton dirumuskan sebagai berikut: Dalam kerangka inersial, setiap benda akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika ia terpaksa mengubah keadaan tersebut oleh gaya-gaya dari lingkungan tempat benda berada.

                                    ƩF = 0..........................................................(1)

Sebuah balok yang berada dalam keadaan diam, jika dibiarkan begitu saja (tidak diberi pengaruh luar) maka balok tersebut akan tetap diam. Balok dapat mengalami perubahan keadaan geraknya jika kepada balok tersebut bekerja suatu pengaruh luar yang disebut dengan gaya. Pada dasarnya setiap benda memiliki sifat inert (lembam), artinya bila tidak ada ganguan dari luar benda cenderung mempertahankan keadaan geraknya. Hukum I Newton sering juga disebut hukum kelembaman.

·         Hukum II Newton

Hukum Kedua Newton menyatakan hubungan antara gaya dan perubahann keadaan gerak secara kuantitatif. Kuantitas gerak yang dimaksudkan oleh Newton diartikan sebagai momentum p yang didefinisikan sebagai: p=mv dengan m adalah massa partikel dan v adalah kecepatannya. Dalam mekanika klasik pada umumnya massa partikel adalah tetap. Hukum II Newton dituliskan sbb: kecepatan perubahan kuantitas gerak suatu partikel sama dengan resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut.

                                    ƩF = ma ......................................................(2)

Contoh: sebuah balok dilempar di atas permukaan lantai kasar. Selama balok bergerak, bekerja suatu gaya gesek yang menyebabkan kecepatan balok berkurang dan pada akhirnya berhenti. Ini adalah kasus yang umum terjadi pada peristiwa gerak. Akan ada gaya luar yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan kuantitas gerak suatu benda berubah. Pernyataan inilah yang menjadi dasar Hukum II Newton.

·         Hukum III Newton

Hukum III Newton dirumuskan sebagai berikut: Setiap gaya mekanik selalu muncul berpasangan, yang satu disebut aksi dan yang lain disebut reaksi, sedemikian rupa sehingga aksi = - reaksi.

                                   ƩFaksi = -ƩFreaksi .. ..........................................(3)

Bila benda A dikenai gaya oleh gaya B, maka benda B juga akan dikenai gaya oleh benda A. Sifat pasangan gaya aksi-reaksi adalah sebagai berikut (1) sama besar, (2) arahnya berlawanan, dan (3) bekerja pada benda yang berlainan (satu bekerja pada benda A, yang lain bekerja pada benda B). Pasangan aksi-reaksi yang memenuhi ketiga sifat ini disebut memenuhi bentuk lemah hukum III Newton. Banyak pula pasangan aksi-reaksi yang memenuhi sifat tambahan yaitu (4) mereka terletak dalam satu garis lurus . Pasangan ini juga memenuhi sifat terakhir disebut memenuhi bentuk kuat hukum III Newton.