Mekanika Newton
Mekanika Newton menjelaskan gerak benda melalui gaya yang bekerja pada massa, diatur oleh tiga hukum Newton dan prinsip bahwa gaya sama dengan laju perubahan momentum terhadap waktu.
Definition
Mekanika Newton adalah cabang mekanika klasik yang memprediksi gerak benda makroskopis dari gaya yang bekerja padanya, menggunakan hukum kedua Newton F = dp/dt (atau F = ma untuk massa konstan) bersama dengan prinsip kekekalan momentum dan energi.
Scope
Area ini mencakup formulasi vektorial (berbasis gaya) dari mekanika klasik: hukum-hukum Newton, dinamika partikel dan sistem partikel, teorema kerja-energi, kekekalan momentum dan energi, serta analisis gerak osilasi. Ini membahas gerak dalam kerangka inersia dan pengenalan gaya fiktif dalam kerangka non-inersia, membentuk dasar empiris dan konseptual di mana reformulasi Lagrangian dan Hamiltonian selanjutnya dibangun.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana gaya yang bekerja pada suatu benda menentukan lintasannya sepanjang waktu?
- Besaran apa saja yang kekal selama gerak, dan dalam kondisi apa?
- Bagaimana deskripsi gerak berubah antara kerangka acuan inersia dan non-inersia?
- Bagaimana sistem berosilasi merespons redaman dan gaya pendorong eksternal?
Key concepts
- Gaya dan massa inersia
- Kerangka acuan inersia dan non-inersia
- Momentum linear dan impuls
- Energi kinetik dan potensial
- Gaya konservatif versus non-konservatif
- Gaya fiktif (inersia)
- Gerak harmonik sederhana
Key theories
- Hukum gerak Newton
- Tiga hukum yang menyatakan bahwa suatu benda tetap dalam gerak seragam kecuali jika dikenai gaya netto (inersia), bahwa gaya netto sama dengan laju perubahan momentum, dan bahwa gaya antara dua benda adalah sama dan berlawanan.
- Teorema kerja-energi dan kekekalan energi
- Kerja netto yang dilakukan pada suatu partikel sama dengan perubahan energi kinetiknya; untuk gaya konservatif, total energi mekanik kekal, mendefinisikan energi potensial sebagai fungsi posisi.
- Kekekalan momentum linear
- Dengan tidak adanya gaya eksternal, total momentum linear suatu sistem adalah kekal, konsekuensi langsung dari hukum ketiga Newton untuk sistem partikel yang berinteraksi.
Clinical relevance
Mekanika Newton mendasari hampir semua dinamika rekayasa, balistik, desain kendaraan dan struktur, mekanika benda langit untuk lintasan pesawat ruang angkasa dan satelit, serta prediksi gerak sehari-hari pada skala manusia di mana kecepatan jauh di bawah kecepatan cahaya dan efek kuantum dapat diabaikan.
History
Mekanika Newton disistematisasi oleh Isaac Newton dalam Principia tahun 1687, mensintesis kinematika benda jatuh Galileo dan hukum planet Kepler ke dalam kerangka deduktif tunggal tentang gaya dan gerak. Sepanjang abad kedelapan belas, Euler, d'Alembert, dan lainnya merumuskan ulang dan memperluasnya, sementara abad kesembilan belas mengklarifikasi energi dan momentum sebagai besaran yang kekal, menyiapkan panggung untuk reformulasi analitis Lagrange dan Hamilton.
Key figures
- Isaac Newton
- Galileo Galilei
- Leonhard Euler
- Jean le Rond d'Alembert
Related topics
Seminal works
- newton1687
- goldstein2002
- kleppner2014
Frequently asked questions
- Mengapa hukum kedua Newton biasanya ditulis F = ma daripada F = dp/dt?
- Kedua bentuk tersebut ekuivalen ketika massa konstan. Bentuk momentum F = dp/dt lebih umum dan diperlukan untuk sistem yang massanya berubah seiring waktu, seperti roket.
- Apa itu kerangka inersia?
- Kerangka inersia adalah kerangka acuan di mana suatu benda yang bebas dari gaya netto bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan konstan, sehingga hukum Newton berlaku tanpa koreksi; dalam kerangka non-inersia, gaya fiktif harus ditambahkan.