Hukum Newton Tentang Gerak.doc

Bab 3 HUKUM NEWTON tentang GERAK 3.1 Gaya Di SLTP gaya didefinisikan sebagai tarikan atau dorongan. Bila kepada benda diterapkan gaya, benda itu mengalami dorongan atau tarikan. Akibat gaya diterapkan itu dapat berupa perubahan gerak, dan/atau perubahan bentuk. Contoh perubahan gerak ialah dari diam menjadi bergerak atau sebaliknya, dari gerak lambat menjadi cepat, atau sebaliknya. Contoh perubahan bentuk misalnya lilin mainan, jika dipencet (ditekan), berubah bentuknya, kawat telepon atau kawat listrik, meskipun direntangkan dengan kuat, selalu melengkung oleh adanya gaya gravitasi. Gaya adalah besaran yang memiliki arah. Misalnya gaya berat arahnya kebawah. Jadi gaya adalah besaran vektor. Karena itu aturan-aturan berhitung dengan vektor berlaku untuk gaya ini.

3.2 Hukum I Newton ♦ ♦

Bila resultan gaya yang bekerja pada benda nol, atau tidak ada gaya yang bekerja pada benda, benda itu diam (tak bergerak) atau akan bergerak lurus beraturan (GLB). Bila resultan gaya yang bekerja pada benda nol, maka vektor kecepatan benda tidak akan berubah. Benda yang sedang berada dalam keadaan diam akan tetap diam, dan benda yang sedang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

Hukum 1 Newton ini disebut juga sebagai hukum kelembaman (inertia law)

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

1

3.3 Hukum II Newton ♦ ♦ ♦

Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda, dan berbanding terbalik dengan massa benda itu. Arah percepatan sama dengan arah gaya itu. Jika resultan gaya (gaya netto) ΣF yang bekerja pada sebuah benda bermassa m tidak nol, benda dipercepat searah dengan gaya yang bekerja. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa dari benda.

Hukum ini biasanya dinyatakan menggunakan persamaan :

secara

singkat

dengan

a F

m F a = ∑m ∑

∑F

= ∑ma

Persamaan vektor diatas, dapat dituliskan dalam komponen:

∑Fx

= ∑ma x

∑Fy

= ∑ma y

∑Fz

= ∑ma z

Berdasarkan hukum II newton gaya dapat dipandang sebagai penyebab perubahan kecepatan benda. Pada Bab yang lalu anda mengetahui bahwa gaya tarik bumi memberikan percepatan kepada setiap benda. Dipermukaan bumi Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

2

percepatan itu kurang lebih sama besarnya untuk setiap benda. Percepatan yang disebabkan oleh gaya berat atau gaya gravitasi ini disebut percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi biasanya dinyatakan dengan lambang g. Besar g ini bergantung pada jarak benda ke pusat bumi. Makin jauh benda dari pusat bumi, makin kecil percepatan gravitasi itu. Bila massa benda kita sebut m, beratnya (gaya berat) kita sebut w, menurut hukum II newton: Gaya berat:

w =m . g

3.4

Hukum III Newton

Hukum III newton berkaitan dengan “interaksi” dua benda. Interaksi artinya saling “tindak”. ♦ Dua benda disebut berinteraksi jika tindakan benda yang satu terhadap yang lain disertai tindakan benda yang lain terhadap yang satu (yang disebut pertama).

♦

Hukum III newton bersangkutan dengan interaksi dalam wujud gaya. Newton merumuskan hukum III ini sebagai gaya aksi reaksi,

♦

Bila dua benda berinteraksi, gaya yang diadakan oleh benda yang satu kepada yang lain sama besarnya dan berlawanan arahnya.

Suatu contoh aksi reaksi adalah benda (sebuah kotak) yang terletak diatas meja. Umpamakan berat kotak adalah W (gaya berat ini tidak digambar). Karena adanya gaya berat pada kotak menekan meja dengan gaya N’ ke bawah. Sebaliknya meja menekan kotak dengan gaya N ke atas.

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

3

N

W N’

Gaya yang bekerja pada balok: N

w

Jika benda diam atau bergerak pada bidang horizontal, maka total gaya dalam arah vertikal sama dengan nol.



∑Fy

N −w = 0

 =0

N =w

Gaya Normal = gaya berat

Gaya yang bekerja pada bidang lantai: Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

4

N’

N′ = N = w ♥

Besar gaya N sama dengan gaya yang dilakukan kotak ke meja, yaitu N’. Karena gaya tekan kotak ke meja adalah akibat adanya gaya berat, maka besar N’ sama dengan berat kotak. Hal ini berarti N juga sama denga berat kotak. Contoh lain aksi dan reaksi adalah aksi dan reaksi yang terjadi pada waktu kita berjalan kaki. Pada waktu kita melangkah kaki, kaki kita mendorong tanah (atau lantai) dengan suatu gaya yang arahnya ke belakang. Jika lantai /tanah tidak licin, lantaipun mendorong kita dengan gaya yang sama besar, akan tetapi arahnya kedepan. Jika tanah/lantai sangat licin, gaya gesek antara kaki dan tanah/lantai tidak ada, sehingga tanahpun tidak mengadaan gaya kepada kaki kita. Akibatnya kita tidak bisa jalan kaki.

♥

Mengapa di jalan yang sangat licin kendaraan bermotor tidak dapat maju, sekalipun rodanya berputar dengan cepat

Balok pada bidang miring: N

w sin α w cos α N’

w

Gaya yang bekerja pada balok: Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

5

α

N

w sin α w cos α w

Jika balok bergerak menyusuri bidang miring: Gaya yang menggerakkan balok

F = sin α Jumlah total gaya yang tegak lurus bidang miring sama dengan nol



∑FN

 =0

N − w cos α = 0 N = w cos α

Soal-soal Latihan

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

6

1. Berikut ini adalah pernyataan mengenai gaya pada benda jika mula-mula benda dalam keadaan diam: I. Gaya merupakan besaran vektor. II. Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda > 0, maka benda akan bergerak. III.Arah gerakan benda = arah resultan gaya. IV. Setiap benda dalam keadaan bergerak, maka resultan gaya pada benda tersebut > 0. Pernyataan yang benar adalah…. a. I, II, III b. I, II, IV c. I, III, IV d. II, III, IV e. III, IV 2.

 F

1

 F

licin 2 licin

Jika benda semula diam a. Kemanakah arah perpindahan benda? b. Kemana arah percepatan benda?

 F

3. 1

 F

licin 2 licin

Jika benda semula diam dan tidak terangkat a. Kemanakah arah perpindahan benda? b. Kemana arah percepatan benda ?

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

7

4.

 F2 =6 N

 F1 =5 N licin

a. b. c. d. 5.

Hitung resultan gaya F pada benda. Tentukan arah perpindahan benda. Tentukan arah percepatan benda. Jika m = 2 kg, barapa a ?

Persoalan seperti pada soal no. 4, jika F1 = 7 N dan F2 = 6 N a. Hitung resultan gaya F pada benda. b. Tentukan arah perpindahan benda. c. Tentukan arah percepatan benda. d. Jika m = 2 kg, barapa a ? F = 10 N

6. m = 2kg

= 60° θ licin

a. b. c. d.

Hitung besar gaya pada arah mendatar. Tentukan besar gaya pada arah vertikal. Kemanakah arah gerakan benda ? Hitung percepatan benda. 10 F1 = N 3

7. m = 2kg

30°

F2 = 5N

licin

a. Hitung resultan gaya pada arah mendatar. b. Hitung percepatan gerakan benda.

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

8

8.

F1 = 12N F2 = 5N

60°

m = 10kg licin

a. Hitung resultan gaya pada arah mendatar. b. Hitung percepatan (a). 9. F = 20 N 1 3 F2 = 6N

30°

m = 7kg licin

a. Hitung resultan gaya pada arah mendatar. b. Hitung percepatan gerakan benda.

10.Mobil dengan massa 800 kg bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Kemudian mobil direm dan berhenti setelah 5 detik. Hitung gaya rem yang bekerja ? F

11. θ

m licin

Gambar seluruh gaya yang bekerja pada benda dan lantai ! 12.

F θ

m

licin

Gambar seluruh gaya yang bekerja pada benda dan lantai !

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

9

13.

m licin

a. Gambar gaya berat ! b. Gambar gaya aksi-reaksi antara benda dan lantai c. Manakah yang merupakan gaya normal? 14. F

m1

m2

licin

a. Gambar seluruh gaya yang terjadi pada sistem di atas. b. Manakah yang merupakan gaya normal antara benda dan lantai? c. Manakah yang merupakan gaya kontak antara m1 dan m2? 15. m1 m2 F

a. Gambar seluruh gaya yang terjadi pada sistem di atas ! b. Manakah yang merupakan gaya aksi-reaksi ? c. Manakah yang merupakan gaya normal ? 16.

m licin α

a. Gambar seluruh gaya yang terjadi ! b. Tunjukkan yang merupakan pasangan gaya aksi-reaksi ! c. Tulis persamaan gaya normal antara benda & bidang miring ! Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

10

17.

m licin

F

α a. b. c. d.

Gambar seluruh gaya yang ada pada sistem di atas ! Apa syaratnya agar benda naik? Apa yang terjadi jika benda turun? Apa yang terjadi jika benda diam?

18.

tali

m

a. Gambar semua gaya yang ada ! b. Manakah yang merupakan gaya aksi-reaksi?

19.

F1 = 20 N 60 °

F2 = m = 2 kg

12 2

N

45 °

li cin

a. Gambar seluruh gaya yang terjadi. b. Berapa gaya normalnya ? c. Berapa percepatan benda ?

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

11

20.

m1 licin Katrol massanya diabaikan

m2

a. Gambar seluruh gaya yang terjadi ! b. Hitung percepatan sistem jika m1 = 5 kg, m2 = 3 kg dan g = 10 m/s2 ! c. Hitung gaya tegangan tali T ! 21. F = 36 N

m1 = 10 kg

m2 = 8 kg

licin

Gaya yang menggerakkan m2 =…. a. 15 N b. 16 N c. 17 N d. 20 N e. 10 N 22.

T m1

F = 10 N

m2 licin

m1 = 16 kg, m2 = 14 kg Tegangan tali T = … N. a.

16 3

N

b.

14 3

N

c. 10 N d. 14 N e. 16 N Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

12

23.

m1

m 1 = 3 kg m 2 = 5 kg Benda naik

m2

F Benda naik dengan percepatan 2 m/s2 a. Tentukan F b. Hitung gaya yang mendorong m1 dari bawah ! 24. m

licin

F 30°

m = 10 kg, F yang bekerja agar benda naik dengan percepatan 2,5 m/s2 =…. a. 50 N c. 65 N e. 85 N b. 60 N d. 75 N 25.

Katrol licin m assanya diabaikan

m1 licin m1 = 24 kg m2 = 6 kg

m2 h = 8m

Waktu yang diperlukan m2 untuk menyentuh tanah adalah…. a. 2 s c. e. 1 s 6 s b. 4 s

d.

8 s

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

13

26.

m1

m2

licin

h = 24 m

53°

Jika m2 mencapai ketinggian h dalam waktu 4 detik maka m1 =…. … m2 a. 2 c. 2,6 e. 3,4 b. 2,4 d. 3 27.

F = 50 N m

37°

licin m = 4 kg, g = 10 m /s 2

a. Kemanakah arah benda ? b. Berapa percepatan benda ?

29.

a

m

licin

30°

m

Jika m = 20 kg, sistem bergerak dengan percepatan 2 m/s2. a. Hitung m b. Hitung tegangan tali yang menghubungkan M dan m

29.Sebuah benda didorong dengan gaya 10 N. Jika massa benda tersebut 5 kg, maka

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

14

setelah 4 detik benda tersebut akan menempuh jarak sejauh …. a. 16 m b. 8 m 30.

c. 12 m d. 20 m

e. 18 m

F = 10 N

m = 2 kg

30°

g = 10 m/s2

Besar gaya tekan dari benda ke lantai ? a. 10 N c. 25 N e. 15 N b. 30 N d. 20 N 31. m1=2kg g = 10 m /s 2

m2=3kg

Percepatan gerakan benda …. a. 10 m/s2 b. 6 m/s2 c. 15 m/s2 d. 5 m/s2 e. 3 m/s2 32. Besar tegangan tali pada soal nomor 31 adalah …. a. 20 N c. 10 N e. 18 N b. 8 N d. 12 N

Diktat Fisika Kls 1 SMU semester-1

15