MENGUKUR DAN MENERAPKAN BESARAN VEKTOR

MENGUKUR DAN MENERAPKAN BESARAN VEKTOR

Konsep Besaran Vektor

Besaran vektor adalah besaran yang memiliki besar dan arah. Contohnya: kecepatan, percepatan, gravitasi,  dan gaya.
Vektor Suatu besaran yang memiliki magnitudo (besaran skalar) dan arah sekaligus.

Contoh : Pesawat bergerak  dengan laju 700 km/jam dalam arah 10° ke tenggara
Besaran Vektor dapat digambarkan sebagai arah panah, Panjang anak panah menunjukkan besar vektor dan arah anak panah menunjukkan arah besaran vektor
Suatu vektor dapat dituliskan dalam  3 vektor satuan:

Besaran Vektor dan Skalar

Besaran Vektor dan besaran Skalar                                                            Penulis : Yoskin Erlangga Anwarsyam

Dalam pembahasan sebelumnya, mengenai Besaran dan Satuan, anda sudah mempelajari besaran Fisika, seperti besaran pokok dan besaran turunan.  Dalam bab (halaman blog) ini, anda saya ajak untuk memahami kelompok besaran Fisika lainnya, yaitu Besaran Vektor dan Besaran Skalar.

Besaran Skalar

Pada saat anda menghitung luas sebuah bidang bujur sangkar, maka anda hanya menyebut angka (nilai) nya  saja, misalkan 25 cm² Demikian pula, saat anda membeli dan menimbang satu keranjang buah mangga, maka pada timbangan tertera angka yang menunjukkan massa mangga tersebut, misalkan 4 kg.

Pada contoh tersebut diatas,  besaran Luas bujur sangkar dan Massa mangga merupakan besaran skalar, yaitu besaran yang hanya memilik besar (nilai) saja dan tidak memiliki arah.

Contoh  besaran Skalar  yaitu, panjang,  massa, waktu, suhu, massa jenis, volume, enegi potensial,  usaha, potensial listrik,  energi listrik dan lainsebagainya.

Besaran Vektor

Jika sebuah mangga yang anda beli tadi, berada dalam  genggaman tangan anda, yang semula diam, kemudian terjatuh. Apa yang anda amati? Buah mangga tersebut jatuh kearah lantai, yang disebabkan oleh Gravitasi Bumi (Gaya).  Pada gerak mangga, dari keadaan diam bergerak dengan kecepatan yang terus bertambah dengan arah kebawah hingga menyentuh lantai. Dari kejadian tersebut,  kita dapat menyebutkan bahwa, besaran Gaya dan besaran Kecepatan merupakan besaran Vektor, yaitu besaran yang memilik nilai dan arah.

Vektor dapat dituliskan dalam huruf kecil dan besar, atau dengan dua huruf seperti berikut :

Operasi Vektor  :

Dalam penggunaan Vektor, dua buah vektor atau lebih dapat dijumlah, dikurang, dikalikan atau dibagi.  Kegiatan ini disebut Operasi vektor.

Penjumlahan dan pengurangan Vektor.
Menjumlahkan dan mengurangkan Vektor dapat ditempuh dengan cara (metode)  Jajaran Genjang, Segitiga dan Segi banyak (Polygon)

BESARAN SKALAR DAN VEKTOR

By arch91

Besaran  dibagi  dalam  dua  kategori,  pertama,  besaran skalar  yaitu  besaran  yang  hanya mempunyai  nilai/besar saja.  Kedua,  adalah  besaran  vektor,  yaitu  besaran  Fisika yang  selain memiliki  nilai,  juga  bergantung  pada    arah. Definisi  vektor  seperti  ini  sudah  kita  kenal  sejak  SMU. Definisi ini sebetulnya tidaklah cukup, karena arus listrik misalnya, memiliki nilai dan  juga arah, akan  tetapi kuat-arus  bukanlah  besaran  vektor.  Dengan  demikian diperlukan  definisi  yang  lebih  lengkap  untuk  vektor  sebagai  berikut  :  “Besaran  vektor adalah  besaran  yang  memiliki  nilai  dan  arah  serta  dapat  memenuhi  aturan-aturan  operasi matematika  vektor”.  Aturan-aturan  operasi   Matematika  untuk  vektor  akan  dijelaskan dalam bagian berikutnya.

Dalam kehidupan sehari-hari  volume air, massa benda, temperatur, jumlah mahasiswa, waktu, temperatur dll merupakan contoh-contoh besaran skalar yang tidak bergantung arah dan hanya memiliki nilai/besar
(magnitude),  artinya  dari  arah manapun kita mengukurnya nilainya tetap sama, sedangkan hal-hal seperti
kecepatan  aliran  sungai,  gaya gravitasi,  medan  listrik  adalah beberapa  besaran  yang  tidak  hanya mempunyai  nilai  tapi  juga bergantung  arah,  maksud  dari bergantung pada arah adalah bahwa nilai dari besaran tadi dapat berubah pada arah yang berbeda. Arah, dalam operasi  vektor  didefinisikan  lebih khusus adalah  sudut yang dibentuk  terhadap  sumbu x positif atau arah  timur dengan
arah  putaran  berlawanan  jarum  jam  (Counter  Clock  Wise  /CCW)

Pengategorian  besaran  ke  dalam  dua  jenis  ini  tidak  semata-mata  untuk  tujuan klasifikasi,  akan tetapi  nantinya  sangat  berguna  dalam  perhitungan  dan  operasi matematika, dan juga bermanfaat dalam menjelaskan sifat-sifat sebuah besaran fisika. Dibandingkan  dengan  besaran  skalar,  besaran  vektor memiliki  banyak  keunikan  dan kompleksitas  dalam  sifatnya,  sehingga  memerlukan  pembahasan  tersendiri  yang (biasanya)  terangkum  dalam  suatu  kajian  ANALISIS  VEKTOR.  Untuk  tujuan  itulah dalam awal kuliah Fisika Dasar, akan diberikan pengantar singkat analisis vektor.

HUKUM NEWTON I

HUKUM NEWTON I disebut juga hukum kelembaman (Inersia).
Sifat lembam benda adalah sifat mempertahankan keadaannya, yaitu keadaan tetap diam atau keaduan tetap bergerak beraturan.

DEFINISI HUKUM NEWTON I :
Setiap benda akan tetap bergerak lurus beraturan atau tetap dalam keadaan diam jika tidak ada resultan
gaya (F) yang bekerja pada benda itu, jadi:

S F = 0   a = 0 karena v=0 (diam), atau v= konstan (GLB)

HUKUM NEWTON II

a = F/m

S F = m a

S F = jumlah gaya-gaya pada benda
m = massa benda
a = percepatan benda

Rumus ini sangat penting karena pada hampir semna persoalan gerak {mendatar/translasi (GLBB) dan melingkar (GMB/GMBB)} yang berhubungan dengan percepatan den massa benda dapat diselesaikan dengan rumus tersebut.

HUKUM NEWTON III

DEFINISI HUKUM NEWTON III:

Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda kedua maka benda kedua tersebut mengerjakan juga gaya pada benda pertama, yang besar gayanya = gaya yang diterima tetapi berlawanan arah. Perlu diperhatikan bahwa kedua gaya tersebut harus bekerja pada dua benda yang berlainan.

F aksi = - F reaksi

N dan T1 = aksi reaksi (bekerja pada dua benda) T2 dan W = bukan aksi reaksi (bekerja pada tiga benda)

Bayangkan jika suatu lemari didorong oleh kamu dibandingkan dengan didorong dibantu oleh temanmu, maka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yang bekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat. Sekarang bayangkan pula, jika kamu mendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnya sama dengan besar gaya yang digunakan untuk menggeser lemari maka meja tersebut akan bergeser lebih cepat. Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakin kecil massa suatu benda, benda akan lebih cepat bergerak. Peristiwa-peristiwa di atas sesuai dengan hukum II Newton yang berbunyi: Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.

Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

a : percepatan benda (m/s^2)

m : massa benda (kg)

Contoh penerapan hukum II Newton adalah pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam keadaan diam.

Mengapa ketika jari tangan kita menekan meja semakin kuat akan terasa sakit? Sebenarnya ketika kita menekan meja berarti kita memberikan gaya pada meja. Tangan kita akan merasa sakit sebab meja akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya tekan tangan kita, tetapi arahnya berlawanan. Jadi, jika kita perhatikan, gaya bukanlah sesuatu dalam benda tersebut tetapi merupakan interaksi antara dua benda. Peristiwa di atas merupakan contoh dari hukum III Newton, yang dikenal sebagai hukum aksi-reaksi, yang bunyinya: Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua akan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

Secara matematis, hukum III Newton dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

Hukum III Newton berlaku pada dua gaya yang merupakan pasangan aksi-reaksi. Dua gaya dikatakan pasangan aksi-reaksi jika:

• bekerja pada dua benda yang berbeda,
• saling berinteraksi,
• besarnya sama dan berlawanan arah.

Contoh penerapan hukum III Newton dapat kita jumpai pada peristiwa merapatnya perahu ke dermaga. Ketika tali perahu telah terikat ke dermaga namun perahu belum merapat ke dermaga maka nelayan akan menarik tali perahu. Nelayan tersebut memberikan gaya tarik yang arahnya menjauhi dermaga, hal ini menyebabkan perahu mendekat ke dermaga. Perahu dapat mendekat ke dermaga karena adanya gaya reaksi yang arahnya berlawanan dengan gaya tarik yang diberikan oleh nelayan.