fismat 1 17 feb 2017
TRANSCRIPT
Pokok Bahasan :Analisa Vektor
Sub Pokok Bahasan : •Operasi penjumlahan Vektor
•Operasi Perkalian skalar dan cross.
ANALISA VEKTOR
A
a
b
R
Perpindahan dari a ke b dinyatakan oleh vektor R
Sebuah besaran vektor dapat dinyatakan oleh huruf di cetak tebal (misalA) atau diberi tanda panah diatas huruf (misal ). Dalam buku besaranvektor dinyatakan oleh huruf yang dicetak tebal.
Besaran vektor adalah besaran yang terdiri dari dua variabel, yaitu besardan arah. Sebagai contoh dari besaran vektor adalah perpindahan.
Operasi Penjumlahan Vektor
Penjumlahan vektor R yang menyatakan perpindahan a ke b dan vektor Syang menyatakan perpindahan b ke c menghasilkan vektor T yangmenyatakan perpindahan a ke c.Cara menjumlahkan dua buah vektor dengan mempertemukan ujungvektor pertama, vektor R, dengan pangkal vektor kedua, vektor S. Makaresultan vektornya, vektor T, adalah menghubungkan pangkal vektorpertama dan ujung vektor kedua.
b
ca
RS
T
T = R + S
Vektor Resultan
Jika besar vektor R dinyatakan oleh R dan besar vektor S dinyatakanoleh S, maka besar vektor T sama dengan :
θcos2RSSRT 22
Sudut θ menyatakan sudut yang dibentuk antara vektor R dan vektor S
RS
T
T = R + S
θ
(1.1)
Pengurangan Vektor
Untuk pengurangan vektor, misal A – B dapat dinyatakan sebagaipenjumlahan dari A + (-B). Vektor -B atau negatif dari vektor B adalahsebuah vektor yang besarnya sama dengan vektor B tetapi arahnyaberlawanan.
AB
-B
DD = A – B
Contoh
Sebuah mobil bergerak ke Utara sejauh 20 km, kemudian bergerak keBarat sejauh 40 km dan bergerak ke Selatan sejauh 10 km. Tentukanjarak perpindahan mobil itu !
40 km
S
10 km
20 km
U
B
Jawab :40 km
10 km
20 km
10 km
40 km
A
B
C
Jika perpindahan pertama dinyatakan vektor A, perpindahan kedua dinyatakan vektor B, dan perpindahan ketiga dinyatakan vektor C, maka perpindahan total dinyatakan vektor D.Dari gambar di atas dapat diketahui panjang vektor D adalah :
m17101040 22
vektor satuan
Vektor satuan didefenisikan sebagai : RRr
Vektor satuan r tidak mempunyai dimensi dan besarnya adalah satusatuan. Dari persamaan di atas, sebuah besaran vektor dapatdinyatakan sebagai besar vektor tersebut dikali vektor satuan. Vektorsatuan r menyatakan arah dari vektor R.Terdapat vektor satuan standar dalam koordinat Kartesian di manaarah-arah dari masing-masing sumbu dinyatakan dalam vektor satuan.
•Vektor satuan i menyatakan arah sumbu X positif•Vektor satuan j menyatakan arah sumbu Y positif•Vektor satuan k menyatakan arah sumbu Z positif
Tinjauan vektor secara analitis
2z
2y
2x RRRR
Vektor R dinyatakan oleh : R = Rxi + Ryj + RzkBesar vektor R adalah :
R
Ry
Rz
Rx
Vektor dalam 2 Dimensi
Vektor satuan standar tersebut setiap vektor dapat dinyatakan dalam bentuk penjumlahan dari vektor komponen masing-masing sumbu koordinat.
CONTOH
Sebuah vektor perpindahan dari titik (2,2) ke titik (-2,5). Tentukan :a. Vektor perpindahan dinyatakan secara analitisb. Sudut yang dibentuk vektor tersebut dengan sumbu X c. Panjang vektor
Jawab :
(2,2)
(-2,5)
x
y
Vektor perpindahan :R = (xujung – xpangkal)i + (yujung – ypangkal)jR = (-2 – 2)i + (5 – 2)j = -4i + 3j
pangkal
ujung
Rx
Ry
a.
CONTOH
o1
x
y1 3743tan
RR
tan
(2,2)
(-2,5)
x
y
pangkal
ujung
Rx
Ry
b.
Besar vektor R = 543RR 222y
2x c. satuan
Sudut yang dibentuk :
Penjumlahan Vektor secara Analitis
Jika diketahui sebuah vektor A = xAi + yAj dan vektor B = xBi + yBj, maka penjumlahan vektor A + B = (xA + xB)i + (yA + yB)j. Atau secara umum jika menjumlahkan n buah vektor berlaku :R = (x0 + …+xi + …+xn)i + (y0 + …+yi + …+yn)j
xAxB
yA
yB
A
B
xA + xB
A
B
yA + yB
(1.3)
CONTOH
Diketahui dua buah vektor. A = 3i + 2jB = 2i 4j Tentukan :
a. A + B dan A + Bb. A B dan A B
Jawab :a. A + B = 3i + 2j + 2i 4j
= 5i 2jA + B =
29)2(5 22
b. A B = 3i + 2j (2i 4j) = i + 6j A B = 3761 22
AB
-BA B
Operasi Perkalian Vektor
Perkalian skalar atau juga sering disebut perkalian titik dari dua buah vektor menghasilkan besaran skalar di mana berlaku :
A . B = AB cos (1.4)Jika diketahui A = ax i + ay j + az k dan B = bx i + by j + bz k, maka :
A . B = axbx + ayby + azbz (1.5)Sebagai hasil perkalian skalar adalah usaha, tenaga potensial, fluks magnet, dan lain-lain.
A
B
Perkalian Skalar
Perlu diperhatikan dan diingat dalam perkalian titik adalah :i . i = j . j = k . k = 1 i . j = j . k = k . i = 0
Perhatikan animasi di samping ini !
CONTOH
ABcos B.A
Diketahui dua buah vektor, A = 3i + 4j dan B = 4i 2j. Tentukan sudut antara vektor A dan B !Jawab :
A
B
Untuk menentukan sudut antara vektor A dan B dapat menggunakan persamaan (1.4).
A . B = (3i + 4j) . (4i 2j) = 3.4 + 4.(-2) = 4
Besar vektor A = 543 22 Besar vektor B = 20)2(4 22
1252
ABcos
B.ADengan demikian = 79,7o
AB
Perkalian Vektor
Perkalian vektor atau perkalian silang dari dua buah vektor menghasilkan besaran vektor lain di mana berlaku :
A B = C (1.6)Besar vektor C adalah :
C = AB sin (1.7)Arah vektor C selalu tegak lurus dengan bidang yang dibentuk oleh vektor A dan vektor B. Untuk menentukan arah vektor C dapat diperhatikan gambar di bawah ini. Diketahui bahwa hasil A B tidak sama dengan B A. Walaupun besar vektor hasil perkalian silang itu sama, tetapi arahnya saling berlawanan.
B
B
A
A
C = A B
C’ = B A
C = -C’
Perlu diperhatikan dan diingat dalam perkalian titik adalah : i i = j j = k k = 0i j = k ; j k = i; k i = jj i = -k ; k j = -i; i k = -j
Perhatikan animasi disamping ini !
Untuk menentukan arah dari hasil perkalian silang dari dua buah vektor dapat menggunakan aturan tangan kanan. Jika urutan perkalian dari dua vektor (misal A B), maka empat jari menyatakan arah putaran sudut terkecil dari vektor A ke vektor B. Ibu jari menyatakan arah dari hasil kali kedua vektor tersebut.Untuk memahami aturan ini perhatikan animasi di bawah ini :
CONTOH
Diketahui dua buah vektor. A = 3i + 4j B = 4i 2j + kTentukan : a. A B
b. Buktikan A B = -B AJawab :
A B = (3i + 4j) (4i 2j + k) = 3.4(ii) + 3.(-2)(ij) + 3.1(ik) + 4.4(ji) + 4.(-2)(jj) + 4.1(jk) = 12.0 – 6k + 3(-j) + 16(-k) – 8.0 + 4i = 4i – 3j – 22k
a.
B A = (4i 2j + k) (3i + 4j) = 4.3(ii) + 4.4(ij) +(-2).3(ji) + (-2).4(jj) + 1.3(ki) + 1.3(kj) = 12.0 + 16k – 6(-k) – 8.0 + 3j + 4(-i) = -4i + 3j + 22k = - A B terbukti
b.