Particle production from a view point of thermal/chemical equilibrium
Fisika - 2 Equilibrium of a Particle
-
Upload
noviandaadityaistiqomah -
Category
Documents
-
view
22 -
download
1
description
Transcript of Fisika - 2 Equilibrium of a Particle
17-9-2013
Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada
Fisika TKI 1003 / 3 SKS
Dr. Indraswari Kusumaningtyas, ST., MSc.
2 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Kesetimbangan Partikel 2 Sub-pokok bahasan:
Syarat Kesetimbangan Partikel
Diagram Benda Bebas
Sistem Gaya Ko-Planar
Beberapa sistem dapat dianalisa secara 2D,
sedangkan sistem lain harus secara 3D. Fokus
kita adalah pada sistem 2D.
Hib
bele
r (2009)
3 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Penerapan Prinsip Kesetimbangan
Ini adalah sistem 2D karena gaya-gaya pada kabel AB, BC dan BD
semua terletak pada satu bidang (ko-planar).
Jika pada kabel AB
bekerja gaya tertentu,
berapakah gaya pada
kabel BC dan BD?
Kabel ukuran berapa
yang harus digunakan?
4 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Syarat Kesetimbangan Partikel
Konsep utama dalam statika adalah kesetimbangan.
Apabila suatu benda dalam keadaan diam, maka benda tersebut
dalam keadaan setimbang dan resultan gaya yang bekerja pada
benda tersebut adalah nol.
Resultan semua gaya pada partikel sama dengan nol
Hukum Newton I : Apabila resultan gaya pada suatu partikel
sama dengan nol, maka partikel akan tetap diam atau tetap
bergerak dengan kecepatan konstan pada garis lurus.
Kesetimbangan
5 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Syarat Kesetimbangan Partikel
Sebuah partikel dalam keadaan setimbang apabila memenuhi Hukum Newton I.
Persamaan Kesetimbangan 2D :
Jika suatu sistem dianalisa secara 2D, maka persamaan vektor di atas dapat dinyatakan secara skalar sebagai:
0R F F
0 0x yF F
6 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Free Body Diagram
Menggambar free body diagram
(diagram benda bebas)
Menerapkan persamaan
kesetimbangan
Sistem Gaya Ko-Planar (2D)
Jika sistem dalam
kesetimbangan, maka partikel A
juga dalam kesetimbangan.
Langkah dalam menentukan
gaya yang bekerja pada ketiga
kabel akibat berat silinder:
7 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Free Body Diagram
Apa?
FBD adalah diagram/gambar yang menunjukkan semua gaya luar
yang bekerja pada partikel, baik yang sudah diketahui maupun
yang belum diketahui.
Mengapa?
FBD membantu dalam menentukan persamaan kesetimbangan
yang diperlukan untuk mencari variabel yang tidak diketahui
(umumnya gaya atau sudut).
Diagram Benda Bebas
8 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
1. Bayangkan partikel sebagai obyek
yang terisolasi dari sekelilingnya.
2. Gambarkan semua gaya yang bekerja
pada partikel
Gaya aksi: ingin menggerakkan partikel
Gaya reaksi: ingin menahan gerak
partikel
3. Beri nama setiap gaya, tunjukkan
semua besar dan arah yang sudah
diketahui. Tunjukkan besar dan arah
yang belum diketahui sebagai
variabel.
Free Body Diagram Prosedur
FC = 392,4 N
(Dari mana?)
A
FB
FD
30˚
FBD pada A
A
y
x
Masa silinder = 40 kg
Daerah yang
diisolasi dari
sekelilingnya
9 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Free Body Diagram Katrol
A Asumsi katrol ideal, tidak ada
gesekan.
Hanya mengubah arah gaya.
Tegangan tarik pada kedua
sisi katrol adalah sama.
Tegangan di sepanjang tali
atau kabel adalah sama.
50 N
Gaya vertikal
Gaya horisontal
50 N
T1
T2 Katrol ideal: T1 = T2
Hibbeler (2009)
10 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Free Body Diagram Pegas
A Pegas dapat digunakan untuk
memberikan gaya tarik (tension)
maupun gaya tekan (compression).
Hibbeler (2009)
L Lo
+s
Hukum Hooke :
Gaya pegas = (konstanta pegas)∙(simpangan)
F = k ∙ (L – Lo) F = k ∙ s atau
11 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Gambarkan diagram benda
bebas untuk kedua katrol pada
gambar di samping, yang
menahan beban 100 N.
Hibbeler (2009)
Uji Pemahaman 1
12 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Balok di samping
memiliki massa 2 kg.
Gambarkan Free Body
Diagram untuk balok,
ring A, pegas AC, dan
pin C.
Hibbeler (2009)
Uji Pemahaman 2
13 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Sistem Gaya Ko-Planar Persamaan Kesetimbangan 2D
FC = 392,4 N
A
FB
FD
30˚
FBD pada A
A
y
x
Dapat digunakan untuk menyelesaikan persoalan dengan dua variabel yang tidak diketahui.
Partikel A setimbang, maka
F = 0
FB + FC + FD = 0
Persamaan vektor:
Fx i + Fy j = 0
0 i + 0 j = 0
Dalam bentuk skalar:
Fx = 0 dan Fy = 0
A
14 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Contoh Soal 1
FC = 392,4 N
A
FB
FD
30˚
FBD pada A
A
y
x A
Persamaan kesetimbangan:
Fx = FB cos 30º – FD = 0
Fy = FB sin 30º – 392.4 N = 0
Dari persamaan kedua diperoleh: FB = 785 N
Dari persamaan pertama diperoleh: FD = 680 N
15 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Contoh Soal 2
Hibbeler (2009)
Determine the unstretched length of
spring AC if a force P = 80 lb causes
the angle θ = 60o for equilibrium. Cord
AB is 2 ft long. Take k = 50 lb/ft.
16 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Contoh Soal 2
3012
60sin2sin
sin
2
60sin
12
12
60cos)4)(2(224
1
22
l
l
17 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Contoh Soal 2
ft 66.250
4012 125040
lb 40
, find toSolve
030cos60cos ;0
08030sin60sin ;0
oo
s
s
s
sx
sy
ll
ksF
F
F
FTF
FTF
18 Fisika – Kesetimbangan Partikel Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM
Conceptual Problem
Sebuah panel dinding dari beton
diangkat dengan dua kabel AB
dan AC yang panjangnya sama.
Asumsikan parameter-
parameter yang Anda perlukan,
dan tunjukkan dengan analisa
kesetimbangan bahwa:
semakin panjang kabel maka
semakin kecil gaya yang bekerja
pada masing-masing kabel.