Dinamika - Materi OSN Fisika SMA dan Latihan Soal - Acing Physics

Dinamika adalah salah satu cabang mekanika klasik yang paling fundamental dalam Olimpiade Sains Nasional (OSN) Fisika tingkat SMA. Kajian utama dalam dinamika gerak adalah bagaimana gaya memengaruhi gerak. Gaya adalah salah satu besaran vektor. Oleh karena itu, sebelum kamu mempelajari bab ini, kamu harus menguasai bab vektor dan kinematika gerak terlebih dahulu. Di ajang OSN, gaya sering kali diberikan dalam bentuk fungsi waktu, posisi, atau kecepatan (misalnya F(t) atau F(x)), sehingga penyelesaiannya memerlukan pendekatan integral atau diferensial. Maka, kamu juga harus belajar tentang kalkulus.

Hukum Newton tentang Gerak

Hukum Newton I 

Benda yang diam tetap diam, benda yang bergerak dengan kecepatan konstan tetap bergerak dengan kecepatan konstan, apabila tidak ada gaya luar yang memengaruhi.

Perhatikan bahwa untuk setiap kasus dimana benda bergerak dengan kecepatan konstan atau diam, maka resultan (total) gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol (∑F = 0)

Bahasan tentang Statika akan dibahas di bab terpisah.

Hukum II Newton

Percepatan sebuah benda sebanding dengan gaya yang mengenainya dan berbanding terbalik dengan massanya. 

Biasanya kita lebih mengenal hukum II Newton dengan rumus 

$$\Sigma \vec{F} = m \vec {a} $$

Lebih jauh lagi, kita menyatakan gaya sebagai perubahan momentum terhadap waktu

$$\Sigma \vec{F} = \frac {d\vec {p}}{dt}\ $$

Untuk kasus-kasus yang massanya berubah seiring waktu, kita menjabarkan persamaan di atas sebagai:

$$\Sigma \vec{F} = \frac {d(m\vec {v})}{dt}\ $$

$$\Sigma \vec{F} = \frac {dm}{dt}\ \vec{v} + m \frac {d \vec {v}}{dt}\ $$

Hukum III Newton

Dikenal sebagai hukum aksi-reaksi.

Jika sebuah benda dikenai suatu gaya, benda tersebut akan memberikan gaya (reaksi) yang besarnya sama namun arahnya berkebalikan.

Misalnya, sebuah buku yang diletakkan di atas meja memberikan gaya sebesar w = mg kepada meja dan meja memberikan gaya yang besarnya juga mg kepada buku namun pada arah yang sebaliknya. 

Beberapa Jenis Gaya Khusus

Jenis Gaya	Karakteristik & Rumus Utama	Catatan
Gaya Normal	Selalu tegak lurus dengan permukaan sentuhnya	-
Tegangan Tali	Jika tali dan katrol tidak bermassa, maka tegangan tali dari dua benda yang terhubung nilainya sama	Pada sistem Atwood, perhatikan tegangan tali pada sistem katrol.
Gaya Gesek	Statis: fs ≤ μsN Kinetik: fk = μkN	Perhatikan arah gaya gesek pada benda menggelinding, bersandar, atau sistem baji bergerak.
Gaya Pegas	F = -kx (Hukum Hooke)	Analisis energi potensial elastik, susunan seri/paralel, dan pegas kontinu.

Catatan: Bahasan tentang Gaya pada Gerak Melingkar akan dibahas di bab terpisah.

Kerangka Acuan Non-Inersial (Gaya Fiktif)

Ketika meninjau sistem yang mengalami percepatan konstan A₀, kita dapat menggunakan hukum Newton dengan menambahkan gaya fiktif (inersia) pada benda. Misalnya, pada kasus benda yang berada di bidang miring yang bergerak.

Latihan Soal Dinamika

Berikut ini adalah kompilasi soal OSK tahun 2025-2026 tentang dinamika. Kamu bisa mulai mencoba dari soal dengan penanda satu bintang untuk level mudah hingga ke soal yang lebih sulit. Semakin sulit soal, ditandai dengan lebih banyak bintang. Selamat mengerjakan.

Semoga ringkasan materi dan latihan soal dinamika ini bermanfaat. Sukses untuk kamu di OSN Fisika SMA mendatang.