Gaya Friksi, Energi dan Usaha, Sistem Partikel, dan Tumbukan
Halo kawan-kawan semua, kali ini kita akan membahas gaya fiksi, energi dan usaha, sistem partikel, dan tumbukan. Sebenarnya blog ini untuk memenuhi tugas essay fisika, tapi sekalian kita belajar bareng-bareng. Langsung aja yuk...
GAYA FRIKSI
Gaya friksi biasa disebut dengan gesekan. gesekan adalah Dua benda yang geraknya saling berlawanan arah.Jika permukaan kasar maka gaya geseknya akan tinggi namun jika permukaan benda halus maka gaya gesek akan kecil.
Ada dua jenis gaya gesek, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Jika ada dua benda bergesekan namun tidak bergerak, maka gaya yang dihasilkan adalah gaya gesek statis. Berlawanan dengan gaya gesek statis, jika ada dua benda bergesekan bergerak maka gaya yang dihasilkan adalah gaya gesek kinetis. Gaya gesek kinetis juga dibagi lagi menjadi tiga, yaitu gaya gesek rolling, gaya gesek sliding, dan gaya gesek fluida.
Banyak penerapan gaya gesek dalam bidang biologi. Salah satu contohnya adalah gaya gesek antara ikan dan air. Gaya gesek ini merupakan contoh gaya gesek fluida. Gaya gesek ini berhubungan dengan arus (cth : air) dan hanya bisa dialami oleh satu pihak, yaitu pada benda atau makhluk hidup. Semakin lebar bentuk badan ikan, maka semakin besar gaya gesek yang ditimbulkan. maka dari itu ikan memiliki tubuh yang cenderung ramping agar bisa berenang lebih cepat. (gaya gesek yang besar menghambat kecepatan laju berenang ikan)
Selain dalam bidang biologi, efek gaya gesek ini juga dapat dikembangkan dalam bioteknologi, contohnya adalah pembuatan biopelumas. Fungsi biopelumas ini untuk mengurangi gesekan antara permukaan mesin agar mesin menjadi lebih awet. Namun bedanya dengan pelumas biasa adalah biopelumas lebih ramah lingkungan dan lebih cepat terurai serta bahan baku biopelumas lebih mudah dicari.
ENERGI DAN USAHA
Usaha adalah gaya yang diperlukan untuk menggerakkan sesuatu.
rumus : W = F.s
W = usaha (joule)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
Jika W bertanda positif, maka usaha searah dengan pergerakan benda. Jika W bertanda negatif, maka usaha berlawanan arah dengan perpindahan benda.
Usaha bisa berlaku pada bidang datar dan bidang miring
~Rumus bidang datar jika usaha membentuk sudut : W = (F.cosθ).s
~Rumus usaha pada bidang miring : W = (m.g.sinθ).s
Energi dan usaha selalu saling berhubungan karena perubahan pada suatu benda yang disebabkan oleh usaha termasuk perubahan energi kinetik dan energi potensial.
Energi kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda bergerak. Massa benda dan besar energi kinetik selalu berbanding lurus dengan kecepatan gerak benda kuadrat. semakin besar kecepatan benda maka massa benda tersebut juga besar. Contohnya jika kita melempar batu, maka pergerakan batu akan cepat. Berbeda dengan saat kita melemparkan kertas, kecepatan laju kertas jauh lebih lambat daripada batu.
Rumus : Ek = ½ mv^2
Ek = energi kinetik (joule)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Energi potensial
Energi potensial dimiliki oleh benda yang memiliki ketinggian. Contohnya adalah batu yang dilemparkan dari tebing ke jurang memiliki energi potensial, sedangkan mobil yang melaju tidak memiliki energi potensial.
Rumus : Ep = mgh
Ep = energi potensial (joule)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s^2)
h = ketinggian benda (m)
Energi potensial pegas
Energi ini muncul saat pegas direnggangkan
Rumus : Ep = ½ k (∆x)^2
Ep = energi potensial (joule)
k = konstanta pegas (N/m)
∆x = perubahan panjang pegas (m)
Energi mekanik
Energi mekanik adalah hasil penjumlahan dari energi potensial dan energi kinetik. Biasanya gaya di luar benda yang bekerja bisa mempengaruhi besarnya energi.
Rumus : Em = Ep + Ek
Di atas sudah disebutkan bahwa energi dan usaha memiliki hubungan. maka dari itu rumus usaha dan energi pun juga bisa saling berhubungan dan bisa dituliskan seperti dibawah ini
W = ∆Ek = ½ m.v (v2^2-v1^2)
W = ∆Ep = mg(h2-h1)
Kecepatan untuk melakukan usaha disebut dengan daya. Daya merupakan usaha yang dilakukan setiap sekon dan memiliki rumus sebagai berikut :
P = W/t = Fs/t = Fv
P = daya (watt)
t = waktu (s)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
v = kecepatan (m/s)
Prinsip usaha juga ada di dalam bidang bioteknologi. Contohnya adalah Manusia makan untuk memperoleh energi agar bisa beraktivitas. nah pada saat makan terjadi perubahan energi kimia dari glukosa menjadi energi mekanik berupa ATP. ATP adalah molekul yang membawa energi dalam setiap sel dan termasuk energi utama dari sel serta merupakan produk akhir dari proses fotofosforilasi, respirasi sel, dan fermentasi.
Oh iya, prinsip gerak ini juga diterapkan dalam teknologi di bidang bioteknologi. Contoh yang terbaru adalah robot Raisa. Robot ini digunakan untuk membantu mengambilkan barang bagi pasien di rumah sakit dan robot ini dikontrol menggunakan remote jarak jauh dengan joystick. robot ini juga bergantung pada wi-fi dan baterai yang mampu bertahan hingga 10 jam. penerapan energi kinetik pada robot ini terjadi saat robot tersebut berjalan Karena tanpa usaha maka robot tersebut tidak akan bisa bergerak.
SISTEM PARTIKEL
Partikel adalah benda yang tersusun dari banyak partikel yang tersebar secara runtut. Ada beberapa hal yang berkaitan dengan sistem partikel yaitu :
Pusat massa
Pusat massa adalah titik pusat dari massa benda. Dalam benda tegar, titik pusat massa sifatnya tetap. Contoh dalam kehidupan sehari-hari adalah penerapan mekanika orbital
Rumus : Xpm = (m1x1+m2x2)/m1+m2
: Xpm = (m1x1+m2x2)/2m
: Xpm = ½ (x1+x2)
Secara sistematis, m1=m2 maka ditulis dengan m
Rumus di atas berlaku jika hanya 1 dimensi. jika terdapat dua dimensi maka bisa ditambahkan rumus :
Ypm = (m1y1+m2y2)/m1+m2
Ypm = (m1y1+m2y2)/2m
Gerak pusat massa
Gerak pusat massa didapatkan dari arti pusat massa, kecepatan gerak massa didapat dari dari derifitas persamaan pusat massa. Ada dua gaya yang bekerja pada sistem partikel, yaitu gaya internal (Terjadi gaya aksi reaksi sehingga jumlah total gayanya nol) dan eksternal.Gaya eksternal dapat mengubah gerak pusat massa, namun jika gaya eksternal tidak bekerja maka momentum dalam sistem akan konstan.
TUMBUKAN
Dua partikel atau lebih yang bertubrukan disebut juga dengan tumbukan. Ada beberapa jenis tumbukan, yaitu :
Tumbukan lenting sempurna
Merupakan peristiwa tumbukan yang jumlah energinya tetap dari sebelum hingga sesudah tumbukan.
Rumus : m1v1+m2v2 =m1v1’+m2v2’
v1-v2 = v2’-v1’
Nilai e = 1
Tumbukan lenting sebagian
Merupakan peristiwa tumbukan yang energi kinetiknya berkurang sebagian, contohnya adalah pada saat pemantulan bola bekel
Rumus : m1v1+m2v2 = m1v1’+m2v2’
v2’-v1’ = e(v1-v2)
Nilai e = akar (h2/h1)
Tumbukan tidak lenting sama sekali
Peristiwa tabrakan yang hasil akhirnya membuat benda menjadi satu dan kecepatan serta arah benda menjadi sama.
Rumus : m1v1+m2v2 =m1v1’+m2v2’
v’ = (m1v1+m2v2)/m1+m2
Hasil : v1 = v2 = v’
Penerapan sistem partikel dan tumbukan pada bidang bioteknologi adalah pada ada fenomena rekayasa genetika. Gen merupakan unit paling kecil dalam materi genetik, Sama seperti partikel yang merupakan unit terkecil dalam suatu materi. secara umum partikel dan rekayasa genetik memiliki konsep dasar yang sama, yaitu sebagai komponen terkecil dari suatu materi.
Sistem partikel dan tumbuhan juga bisa diterapkan dalam bidang bioteknologi, yaitu untuk pengobatan kanker dengan pendiagnosaan yang lebih efektif yang disebut biosensor, yaitu untuk mengidentifikasi banyaknya biomarker kanker dalam tubuh. Biosensor ini menggabungkan komponen Hayati dengan pendeteksi fisika kimia untuk mendeteksi suatu zat. Dalam dunia kesehatan, nanopartikel banyak digunakan untuk berbagai hal, Salah satunya untuk mendiagnosa penyakit kanker yang dikombinasikan dengan biosensor. ukuran nanopartikel sekitar 10 hingga 1000nm. Hasil kombinasi antara teknologi biosensor dan nanopartikel pada perangkat transdusel, label, ligand pengenalan memiliki keuntungan yaitu perangkat yang digunakan semakin sederhana namun sensitivitasnya untuk mendeteksi seorang keur dalam tubuh semakin tinggi.
Comments
Post a Comment