Dinamika Partikel: Pengertian, Rumus, Jenis-Jenis, dan Contoh Soalnya

Sobat Pijar pasti pernah dong mendorong suatu benda dan benda tersebut bergerak. Nah, kalau benda tersebut berhenti kamu dorong, maka benda tersebut akan kembali diam, bukan? Berarti, kamu melakukan gaya dorong yang termasuk dalam dinamika partikel.

Lalu apa sih, kaitannya gaya dorong tersebut dengan dinamika partikel? Yuk, langsung saja simak materi tentang definisi dinamika partikel, jenis-jenis gaya yang ada di dalamnya, dan contoh soalnya berikut ini!

Baca juga: Hukum Termodinamika | Pengertian, Proses, Rumus, Formulasi, & Penerapannya

Pengertian Dinamika Partikel

Sobat Pijar perlu tahu jika dinamika partikel merupakan suatu ilmu fisika yang membahas perihal beberapa gaya yang menjadikan suatu partikel yang awalnya diam tidak bergerak sama sekali menjadi bergerak.

Atau, suatu artikel geraknya dapat mempercepat dan juga memperlambat. Untuk menghitungnya, Sobat Pijar dapat menggunakan berbagai rumus dari beragam gaya yang ada pada dinamika partikel. 

Jenis-jenis Gaya

Nah, karena dinamika partikel itu mempelajari beragam jenis gaya, sekarang saatnya Sobat Pijar mengetahui apa saja, sih jenis-jenis gaya? Jika penasaran jenis-jenis gaya pada dinamika partikel, yuk simak ulasannya di bawah ini:

1. Gaya Berat (Gravitasi)

Sobat Pijar perlu tahu dulu, nih, kalau dalam fisika, gaya berat itu tidak sama dengan massa. Dalam fisika, gaya berat akan disebabkan oleh gravitasi.

Sementara itu, massa identik dengan berat partikel, misalnya berat badan Sobat Pijar adalah 40 kg, berat satu karung beras adalah 50 kg, dan lain sebagainya. Gaya gravitasi tentu saja dimiliki oleh semua benda yang jatuh di permukaan bumi.

Percepatan benda yang jatuh juga sama dengan percepatan gravitasi, yaitu sebesar $9,8 \space m/s^2$ atau dalam $9,8 \space M/kg$. Namun, untuk memudahkan Sobat Pijar dalam memahami dinamika partikel, bisa juga menggunakan $10 \space m/s^2$ (mengabaikan hambatan udaranya).

Lalu, apakah Sobat Pijar tahu apa sih gaya gravitasi itu? Gaya gravitasi dalam dinamika partikel adalah gaya yang dilakukan bumi terhadap setiap benda yang ada di dekatnya atau di permukaannya. 

Namun, Sobat Pijar perlu ingat, nih, kalau gaya berat atau gravitasi ini akan selalu mengarah ke bawah menuju pusat bumi. Ini juga pasti akan terjadi walaupun bidangnya miring. 

Penerapan gaya berat atau gravitasi pada dinamika partikel bisa Sobat Pijar jumpai pada permainan bungee jumping, paralayang, permainan terjun payung, dan lain sebagainya.

Olahraga yang memacu adrenalin tersebut memanfaatkan gaya gravitasi. Nah, untuk rumus dari gaya berat partikel atau gaya gravitasi pada dinamika partikel adalah:

Keterangan

W = gaya berat suatu benda (N)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi ($m/s^2$)

2. Gaya Normal

Sekarang waktunya Sobat Pijar mengetahui tentang gaya normal pada dinamika partikel. Gaya normal yaitu gaya yang bekerja pada bidang dan arahnya tegak lurus dari bidang tersebut.

Nah, itulah mengapa suatu benda akan diam jika diletakkan di atas suatu bidang tanpa adanya pertambahan gaya apapun dari luar. Jadi, gaya berat benda akan sama deh dengan besar gaya normal. Dengan begitu, bisa diketahui jika rumus dari gaya normal dari dinamika partikel, yaitu:

Keterangan: 

N = gaya normal (N)

W = gaya berat benda (kg)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi ($m/s^2$)

3. Gaya Gesekan

Sobat Pijar pasti tahu dong gaya gesekan seperti apa? Gaya gesek juga ternyata termasuk dalam salah satu jenis dari dinamika partikel, lho.

Gaya gesek bisa terjadi jika kedua permukaan benda terdapat sentuhan adanya. Maka, adanya hambatan pada benda yang bergerak terjadi karena gaya gesek 

Misalnya, Sobat Pijar bisa membandingkan antara bola yang dilemparkan di atas lantai permukaan mulus dengan bola yang digelincirkan di atas tanah yang penuh batu. Menurut Sobat Pijar, yang mana nih yang bola yang geraknya lebih lancar dan jauh?

Pastinya bola yang diluncurkan di atas lantai, bukan? Sobat Pijar tahu tidak alasannya apa? Hal ini bisa terjadi karena permukaan lantai lebih halus daripada permukaan tanah yang penuh batu. Dengan demikian, gaya gesek yang terjadi di atas lantai tidaklah sebesar di permukaan tanah yang penuh batu.

Ada dua lho jenis dari gaya gesek pada dinamika partikel, yaitu gaya gesek statis atau diam dan juga gaya gesek kinetis. Yuk, simak masing-masing penjelasannya berikut ini:

Gaya Gesek Statis

Sobat Pijar pasti tahu jika statis artinya adalah diam. Jadi, gaya gesek ini adalah gaya yang hanya terjadi pada benda yang diam. Nah, dengan begitu rumus gaya gesek statis pada dinamika partikel adalah sebagai berikut:

Keterangan:

fs = besar gaya gesek statis (N)

μs = koefisien gesek statis

N = gaya normal (N)

Gaya Gesek Kinetis

Sobat Pijar tahu tidak, apa sih gaya gesek kinetis pada dinamika partikel? Kebalikan dari gaya gesek statis, gaya gesek yang satu ini hanya terjadi pada saat benda sedang bergerak. Berikut ini adalah rumus gaya gesek kinetis pada dinamika partikel: 

Keterangan:

fk = besar gaya gesek kinetis (N)

μk = koefisien gesek kinetis

N = gaya normal (N)

4. Gaya Tegangan Tali (Katrol)

Pernah gak sih Sobat Pijar menimba air dari sumur? Jika pernah, berarti kamu mengaplikasikan gaya tegangan tali. Ini adalah gaya dimana ada dua benda yang saling dikaitkan dengan tali.

Jadi, gaya tegangan tali pada dinamika partikel bisa dipahami sebagai gaya yang bekerja pada tali sewaktu tali tersebut keadaannya tegang. Nah, untuk arah gayanya akan tergantung dari titik mana kamu melihatnya.

Sobat Pijar, inilah rumus percepatan sistem pada katrol tegangan tali:

Keterangannya adalah:

ΣF = resultan gaya yang bekerja (N) pada benda.

m = massa benda (kg).

a = percepatan benda ($10 \space m/s^2$).

5. Gaya Sentripetal

Nah, sekarang saatnya kamu memahami jenis gaya dinamika partikel yang terakhir, yaitu gaya sentripetal. Gaya sentripetal adalah gaya yang bekerja pada benda yang bergerak melingkar.

Cara kerja gaya ini adalah selalu menuju pusat lintasan. Sobat Pijar bisa menemukan contoh gaya sentripetal ketika mengikat bola menggunakan tali. Kemudian, kamu putar talinya sehingga menghasilkan gaya putaran yang beraturan.

Gaya sentripetal pada contoh tersebut terdapat pada tegangan tali yang diikat pada bola. Rumus dari gaya sentripetal adalah:

Keterangannya adalah:

Fs = gaya sentripetal (N).

m = masa benda (kg).

as = percepatan sentripetal ($m/s^2$)

Contoh Soal Dinamika Partikel

Penting nih buat Sobat Pijar memahami tentang dinamika partikel ketika belajar fisika. Nah, untuk bisa memudahkan kamu, cobalah simak beberapa contoh soal dan pembahasan dinamika partikel kelas 10, berikut ini:

Soal 1

Sebuah balok diletakkan di meja yang licin. Balok tersebut mengalami gaya tarik $F_1 = 15 \space N$ ke kanan. Kemudian, gayanya adalah $F_2$ ke arah kiri. Apabila balok tersebut tetap diam, hitung berapa besar $F_2$!

Karena bendanya diam, maka $ΣF=0$ .

$F_1-F_2=0$

$F_2=F_1$

Dengan demikian, besarnya $F_2$ adalah 15 N.

Soal 2

Sebuah benda beratnya adalah 5 kg dan benda tersebut ditaruh di atas meja dalam keadaan statis. Hitunglah berapa gaya normal yang terjadi pada benda tersebut!

Pembahasan

Diketahui:

$m=5 \space kg$

$g = 10 \space m/s^2$

Ditanyakan adalah N.

Maka:

$N=W=m.g$

$W=5 \times 10$

$W = 50 \space N$

Karena bendanya statis, maka artinya ΣF=0.

Dengan demikian, gaya ke atas pada benda tersebut adalah 50 N.

Soal 3

Sebuah semangka, massanya adalah 2 kg. Percepatan gravitasinya adalah 9,8 m/s2. Maka, berapakah berat semangka tersebut?

Pembahasan

Gunakan persamaan $W=m.g$ untuk mencari berat benda.

Maka,

$W = 2 \space kg \times 9,8 \space m/s^2$

$W=19.6 \space N$

Dengan demikian, berat buah semangka tersebut adalah 19,6 N.

Soal 4

Pada benda $M_1$ memiliki massa 4 kg, ditaruh di atas permukaan meja yang licin dan dikaitkan dengan benda $M_2$ dengan massa 6 kg yang bergantung di ujung permukaan meja. Mula-mula benda $M_1$ ditahan dan dilepaskan hingga menyebabkan bergerak. Lalu, berapakah tegangan tali T?

Dengan begitu, dapat diselesaikan $ΣF=m.a$.

$W_2=(m_1+m_2) . a$

$60=(4+6).a$

Maka,

$W_2-T = m_2.a$

$60-T=6.6$

$T = 24 \space N$

Yuk, coba kerjakan lebih banyak soal-soal dinamika pertikel dengan cara klik banner di bawah ini. Belajar bareng Pijar Belajar pastinya lebih seru dan menyenangkan!

_____________________________________________________________________

Baca juga: Usaha dan Energi: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal - Fisika Kelas 10

Nah, Sobat Pijar kini sudah tahu, ya, tentang dinamika partikel. Baik itu beragam jenis gayanya dan juga contoh soalnya.

Jika tertarik untuk belajar dinamika partikel atau materi fisika lainnya, Pijar Belajar bisa membantumu, lho! Tersedia ratusan video pembelajaran online yang bisa kamu akses di mana saja dan kapan saja. 

Yuk, unduh Pijar Belajar sekarang juga!