Makalah Kapita Selekta Hukum Newton Tentang Gerak Kelompok 13.docx

KAPITA SELEKTA FISIKA SEKOLAH I “Hukum Newton Tentang Gerak”

OLEH: KELOMPOK 13

1. Maria F. N. Labaona

(1701050062)

2. Jesika Amelia Lapuisaly (1701050049) 3. Tersiana Haba

(1701050020)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG 2019

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Aristoteles(384-322 SM) sebagai ilmuan yang pertama mengemukakan cabang mekanika yang berhubungan dengan timbal balik antara gerak dan gaya yaitu bidang dinamika. Ia mengemukakan suatu argumen tentang sifat bawaan dari berbagai benda yang memberikan alasan untuk berbagai sifat tersebut dalam daya intrinsik khusus dari benda itu sendiri. Aristoteles membedakan dua jenis gerak yaitu gerak alamiah (pure motion) dan gerak paksa (violent motion). Selain itu, beliau juga percaya bahwa diperlukan sebuah gaya untuk menjaga agar sebuah benda tetap bergeraksepanjang bidang horizontal. Menurut beliau keadaan alami sebuah benda adalah diam dan dianggap perlu adanya gaya untuk menjaga agar benda tetap bergerak. Lebih jauh lagi Aris toteles mengemukakan, makin besar gaya pada benda, makin besar pula lajunya. Kira-kira 2000 tahun kemudian, Galileo mempertanyakan pandangan-pandangan Aristoteles ini dan menemukan kesimpulan yang sangat berbeda. Galileo mempertahankan bahwa sama aliminya bagi sebuah benda untuk bergerak horizontal dengan kecepatan tetap, seperti benda tersebut berada dalam keadaan diam. Galileo berkesipulan bahwa jika tidak ada gaya yang diberikan kepada benda yang bergerak, benda itu akan terus bergerak dengan laju konstant dalam lintasan yang lurus. Perbedaan antara sudut pandang Aristoteles dan Galileo bukan berarti ada salah satu yang benar dan yang lain salah. Pengalaman kita sehari-hari menunjukkan bahwa pandangan Aristoteles tidak sepenuhnya salah bahwa benda yang bergerak cenderung berhenti jika tidak didorong terus-menerus. Berbeda dengan analisis Galileo memperluas dan menjelaskan lebih banyak fenomena, sekaligus memberikan teori kuantitatif yang memungkinkan predikisan dan pembuktiannya. Dengan kata lain, Galileo berkesimpulan bahwa sebuah benda akan bergerak dengan kecepatan konstant jika tidak ada gaya yang bekerja untuk merubah gaya ini.

Berdasarkan penemuan ini, Isaac Newton membangun teori geraknya yang terkenal. Analisis Newton tentang gerak dirangkum dalam tiga hukum geraknya yang akan menjadi topik pembahasan saya dalam makalah ini.

1.2. Rumusan Masalah 1. Saipakah Sir Issac Newton ? 2. Bagaimana hukum Newton tentang gerak? 3. Apa itu hukum Newton tentang gerak melingkar (gravitasi)?

1.3. Tujuan 1. Untuk mengenal Sir Issac Newton 2. Untuk mengetahui bagaimana hukum Newton tentang gerak 3. Untuk mengetahui hukum Newton tentang Gravitasi

BAB II PEMBAHASAN

2.1. Biografi Sir Issac Newton Sir Issac Newton lahir pada tanggal 4 Januari 1643 di Woolsthrope, Lincolnshire, Inggris. Newton disebut sebagai bapak modern science. Beliau membrikan kepada dunia Hukum Gravitasi dan Gerak Planet dan Hukum Light. Newton dibesarkan oleh neneknya yang memainkan peran sebagai ayahnya karena ayahnya telah meninggal tiga bulan sebelum beliau lahir. Ketika Newton berusia dua belas tahun, beliau bergabung dengan sekolah King’s di Grantham dan tinggal dengan seorang apoteker bernama Clarke. Selama waktu ini, beliau mulai tertarik dengan perangkat mekanik dan hukum ilmiah. Salah satu hasil karya beliau saat itu adalah sundials dan perangkat serupa untuk mengesankan orang-orang di sekelilingnya. Berawal dari karya ini, Newton mendapat apresiasi yang luar biasa sehingga beliau akhirnya bergabung dengan Trinity College di Cambridge University pada tahun 1661 sebagai seorang sizar (mahasiswa yang belajar sambil bekerja). Pada masa itu, ajaran Universitas didasarkan pada ajaran Aristoteles. Namun Newton lebih memilih untuk membaca gagasan-gagasan filsuf modern yang lebih maju seperti Descartes dan astronom seperti Copernicus, Galileo, dan Kepler. Pada tahun 1665, beliau menemukan teorima Bionial dan mulai mengembangkan teori Matematika yang pada akhirnya berkembang menjadi kalkulus. Segera setelah Newton mendapatkan gelarnya pada Agustus 1665, Universitas Cambridge ditutup oleh karena adanya wabah besar. Sehingga walaupun dalam studinya di Cambridge biasa-biasa saja, namun studi privat yang dilakukan di rumahnya di Woolsthorpe selama dua tahun mendorongnya mengembangkan teori kalkulus, optika, dan hukum Gravitasi. Pada tahun 1667, beliau kembali ke Cambridge sebagai pengajar di Trinity. Beliau terpilih menduduki jabatan Lucasian Professor of Mathematics pada tahun 1669. Pada saat itu, para pengajar Cambridge ataupun pengajar Oxford haruslah seorang pastur Anglikan yang telah ditahbiskan. Namun, jabatan Professor Lucasian mengharuskan pula pejabatnya tidak aktif dalam gereja. Oleh karena itu, Newton berargumen bahwa ia

seharusnyalah dibebaskan dari penahbisan. Raja Charles II menerima argumen ini dan memberikan persetujuan, sehingga konflik antara pendangan keagamaan Newton dengan gereja Anglikan dapat dihindari. Dari tahun 1670 sampai dengan 1672, Newton mengajar di bidang optik. Beliau berpengalaman tidak hanya dalam bidang bidang Fisika, namun belaiu juga memeliki pengetahuan luas di bidang lain seperti Teologi dan Astrologi. Newton meninggal pada tanggal 31 Maret 1727 di Westminster Abbey. Salah satu insiden yang paling berkesan dari biografi Newton adalah bahwa dari buah apel yang jatuh dari pohon yang mengilhami beliau konsep hukum Gravitasi. Belaiu dikenal sebagai ilmuan yang paling berpengaruh dan seorang matematikawa dalam sejarah ilmu pengetahuan. 2.2. Gerak dan Gaya. Gaya : ialah suatu tarikan atau dorongan yang dapat menimbulkan perubahan gerak. Dengan demikian jika benda ditarik/didorong dan sebagainya maka pada benda bekerja gaya dan keadaan gerak benda dapat dirubah. Gaya adalah penyebab gerak. Gaya termasuk besaran vektor, karena gaya ditentukan oleh besar dan arahnya. 2.3. Hukum I Newton. Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (∑ F= 0), maka benda tersebut : - Jika dalam keadaan diam akan tetap diam, atau - Jika dalam keadaan bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan. Keadaan tersebut di atas disebut juga Hukum KELEMBAMAN. Kesimpulan :

F = 0 dan a = 0

Karena benda bergerak translasi, maka pada sistem koordinat Cartesius dapat dituliskan  Fx = 0 dan  Fy = 0. 2.4. Hukum II Newton. Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dan searah dengan gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda. a=

F m

atau

F = m .a F=k.m.a

dalam S I konstanta k = 1 maka : F = m .a

Satuan : BESARAN

NOTAS I

MKS

CGS

Gaya

F

newton (N)

dyne

Massa

m

kg

gram

Percepatan

a

m/det2

cm/det2

MASSA DAN BERAT. Berat suatu benda (w) adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda tersebut dan arahnya menuju pusat bumi. ( vertikal ke bawah ). Hubungan massa dan berat : w=m.g w = gaya berat. m = massa benda. g = percepatan grafitasi.

Satuan : BESARAN

NOTAS I

MKS

CGS

Gaya berat

W

newton (N)

dyne

Massa

M

kg

gram

Grafitasi

G

m/det2

cm/det2

Perbedaan massa dan berat : * Massa (m) merupakan besaran skalar di mana besarnya di sembarang tempat untuk suatu benda yang sama selalu TETAP. * Berat (w) merupakan besaran vektor di mana besarnya tergantung pada tempatnya percepatan grafitasi pada tempat benda berada ). Hubungan antara satuan yang dipakai : 1 newton = 1 kg.m/det2 1 dyne

= 1 gr.cm/det2

1 newton = 105 dyne

(

1 kgf

= g newton ( g = 9,8 m/det2 atau 10 m/det2 )

1 gf

= g dyne ( g = 980 cm/det2 atau 1000 cm/det2 )

1 smsb

= 10 smsk

smsb = satuan massa statis besar. smsk = satuan massa statis kecil. Pengembangan : 1. Jika pada benda bekerja banyak gaya yang horisontal maka berlaku :  F = m . a

F1 + F2 - F3 = m . a Arah gerak benda sama dengan F1 dan F2 jika F1 + F2 > F3 Arah gerak benda sama dengan F3 jika F1 + F2 < F3 ( tanda a = - ) 2. Jika pada beberapa benda bekerja banyak gaya yang horisontal maka berlaku :

 F = m . a

F1 + F2 - F3 = ( m1 + m2 ) . a 3. Jika pada benda bekerja gaya yang membentuk sudut  dengan arah mendatar maka berlaku : F cos  = m . a

2.5. Hukum III Newton. Bila sebuah benda A melakukan gaya pada benda B, maka benda juga akan melakukan gaya pada benda A yang besarnya sama tetapi berlawanan arah. Gaya yang dilakukan A pada B disebut : gaya aksi. Gaya yang dilakukan B pada A disebut : gaya reaksi. maka ditulis :

Faksi = - Freaksi

Hukum Newton III disebut juga Hukum Aksi - Reaksi.

1. Pasangan aksi reaksi. Pada sebuah benda yang diam di atas lantai berlaku : w = gaya berat benda memberikan gaya aksi pada lantai. N = gaya normal ( gaya yang tegak lurus permukaan tempat di mana benda berada ). Hal ini bukan pasangan Aksi - Reaksi. w=-N

( tanda - hanya menjelaskan arah berlawanan )

Macam - macam keadan ( besar ) gaya normal.

N = w cos 

N = w - F sin 

N = w + F sin 

2. Pasangan aksi - reaksi pada benda yang digantung.

Balok digantung dalam keadaan diam pada tali vertikal. Gaya w1 dan T1 BUKANLAH PASANGAN AKSI - REAKSI, meskipun besarnya sama, berlawanan arah dan segaris kerja. Sedangkan yang merupakan PASANGAN AKSI - REAKSI adalah gaya : Demikian juga gaya T2 dan T’2 merupakan pasangan aksi - reaksi.

Hubungan Tegangan Tali Terhadap Percepatan. a. Bila benda dalam keadaan diam, atau dalam keadan bergerak lurus beraturan maka : T=m.g T = gaya tegangan tali. b. Benda bergerak ke atas dengan percepatan a maka : T=m.g+m.a T = gaya tegangan tali.

c. Benda bergerak ke bawah dengan percepatan a maka : T =m.g-m.a T = gaya tegangan tali.

Gerak Benda yang Dihubungkan Dengan Katrol. Dua buah benda m1 dan m2 dihubungkan dengan karol melalui sebuah tali yang diikatkan pada ujung-ujungnya. Apabila massa tali diabaikan, dan tali dengan katrol tidak ada gaya gesekan, maka akan berlaku persamaan-persamaan : Sistem akan bergerak ke arah m1 dengan percepatan a. Tinjauan benda m1

Tinjauan benda m2

T = m1.g - m1.a ( persamaan 1)

T = m2.g + m2.a ( persamaan 2)

Karena gaya tegangan tali di mana-mana sama, maka persamaan 1 dan persamaan 2 dapat digabungkan : m1 . g - m1 . a = m2 . g + m 2 . a m1 . a + m2 . a = m 1 . g - m2 . g ( m1 + m2 ) . a = ( m1 - m2 ) . g

a=

(m1  m2 ) g (m1  m2 )

Persamaan ini digunakan untuk mencari percepatan benda yang dihubungkan dengan katrol. Cara lain untuk mendapatkan percepatan benda pada sisitem katrol dapat ditinjau keseluruhan sistem : Sistem akan bergerak ke arah m1 dengan percepatan a. Oleh karena itu semua gaya yang terjadi yang searah dengan arah gerak sistem diberi tanda POSITIF, yang berlawanan diberi tanda NEGATIF.

F= m.a w1 - T + T - T + T - w2 = ( m1 + m2 ) . a

karena T di mana-mana besarnya sama maka T dapat dihilangkan. w1 - w2 = (m1 + m2 ) . a ( m1 - m2 ) . g = ( m1 + m2 ) . a a=

(m1  m2 ) g (m1  m2 )

Benda Bergerak Pada Bidang Miring. Gaya - gaya yang bekerja pada benda.

Gaya gesek (fg) Gaya gesekan antara permukaan benda yang bergerak dengan bidang tumpu benda akan menimbulkan gaya gesek yang arahnya senantiasa berlawanan dengan arah gerak benda. Ada dua jenis gaya gesek yaitu : gaya gesek statis (fs) : bekerja pada saat benda diam (berhenti) dengan persamaan : fs = N.s gaya gesek kinetik (fk) : bekerja pada saat benda bergerak dengan persamaan : fk = N. k

Nilai fk < fs.

2.6. Aplikasi Hukum I ,II, dan III Newton Dalam Kehidupan Sehari-hari I.

Hukum I 

Pena yang berada di atas kertas di meja akan tetap disana ketika kertas ditarik secara cepat.



Ketika kita berdiri dalam bus yang sedang melaju kencang, tiba-tiba bus direm, para penumpang akan terdorong ke depan.



Demikian juga saat tiba-tiba bus dipercepat (di gas), para penumpang terlempar ke belakang. Karena tubuh penumpang sedang mempertahankan posisi diamnya.



Ayunan bandul sederhana. Bandul jika tanpa gaya dari luar akan tetap bergerak , dgn percepatan nol.



Pada lift diam atau bergerak dengan kecepatan tetap, maka percepatannya nol. Oleh karena itu, berlaku keseimbangan gaya (hukum I Newton).



Saat kita salah memasang taplak padahal makanan sudah di taruh di atasnya. Tenang, ketika kita tarik taplak tersebut lurus dan cepat, makanan tidak akan bergeser.



Benda diam yang ditaruh di meja tidak akan jatuh kecuali ada gaya luar yang bekerja pada benda itu.



Pemakaian roda gila pada mesin mobil.



Bola Tolak peluru : akan diam jika tidak diberikan gaya dari luar. Dalam tolak peluru, sifat kekekalan sebuah benda terdapat pada peluru itu sendiri. Pada saat peluru dilempar, peluru akan terus bergerak secara beraturan setelah itu akan jatuh dan berhenti, titik dimana peluru itu akan berhenti, dan akan terus diam jika tidak digerakkan.



Pada saat Dribbling : bola akan terus bergerak beraturan, dan berhenti jika bola di pegang kedua tangan.



Seseorang yang turun dari sebuah bis yang masih melaju akan terjerembab mengikuti arah gerak bis.



Kardus yang berada diatas mobil akan terlempar ketika mobil tiba-tiba membelok.

II.

HUKUM II 

Benda yang melaju jika melakukan percepatan akan dirinya maka gaya akan bertambah besar.



Pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam keadaan diam.



Bus yang melaju dijalan raya akan mendapatkan percepatan yang sebanding dengan gaya dan berbading terbalik dengan massa busl tersebut.



Permainan Kelereng. Kelereng yang kecil saat dimainkan akan lebih cepat menggelinding, sedangkan kelereng yang lebih besar relatif lebih lama (percepatan berbanding terbalik dengan massanya).



Menggeser barang pada bidang miring.



Berat badan kita ( W= m g ).



Saat melakukan lemparan tolak peluru : bola akan lebih jauh dan cepat jika diberikan lemparan yang kuat begitu sebaliknya.



Pada saat berlari : Menambah gaya kecepatan agar menghasilkan percepatan yang maksimal. Semakin besar gaya yang dikeluarkan oleh seorang atlit, maka akan semakin besar percepatannya.



Mobil yang mogok akan lebih mudah didorong oleh dua orang,dibandingkan diorong oleh satu orang.



Jika terjadi tabrakan antara sebuah mobil dengan kereta api, biasanya mobil akan terseret puluhan bahkan ratusan meter dari lokasi tabrakan sebelum akhirnya berhenti. Terseretnya mobil menunjukkan terjadinya perubahan kecepatan pada mobil, karena massa mobil jauh lebih kecil dari pada massa kereta api, maka dengan gaya yang sama mobil medapan percepatan yang sangat besar, sedangkan kereta api tidak mengalami percepatan.



Pada saat shooting : cepat dan lambat pergerakan bola basket mempengaruhi jarak bola. Saat melakukan shooting, seorang atlet harus menentukan kekuatan gaya yang dibutuhkan untuk memasukkan sebuah bola ke dalam ring, tergantung jarak antara atlet dan ring.

III. 

HUKUM III Seseorang memakai sepatu roda dan berdiri menghadap tembok. Jika orang tersebut mendorong tembok (aksi), maka tembok mendorongnya dengan arah gaya yang berlawanan(reaksi).



Ketika menekan ujung meja dengan tangan, tangan kita mengerjakan gaya pada meja(aksi). Dan sebaliknya ujung meja pun menekan tangan kita(reaksi).



Ketika kaki pelari menolak papan start ke belakang(aksi), papan start mendorong pelari ke depan(reaksi) sehingga pelari dapat melaju ke depan.



Ketika seorang perenang menggunakan kaki dan tangannya untuk mendorong air ke belakang(aksi), air juga akan mendorong kaki dan tangan perenang ke depan(reaksi).



Ketika kita berjalan di atas tanah, telapak kaki kita mendorong tanah ke belakang. Sebagai reaksi, tanah mendorong kaki kita ke depan sehingga kita dapat berjalan.



Ketika kita menembak, senapan mendorong peluru ke depan(aksi). Sebagai reaksi, peluru pun mendorong senapan ke belakang.



Ketika mendayung perahu, pada waktu mengayunkan dayung, pendayung mendorong air ke belakang(aksi). Sebagai reaksi, air memberi gaya pada dayung ke depan, sehingga perahu bergerak ke depan.



Ketika seseorang membenturkan kepalanya ke tiang(aksi), dia akan merasa sakit karena tiang memberikan gaya pada dia(reaksi).



Ketika orang menendang bola, kaki memberikan gaya ke bola(aksi).Reaksi : bola memberikan gaya ke kaki.



Ketika peluncuran roket, roket mendorong asap ke belakang(aksi). Reaksi : asap mendorong roket ke atas.



Ketika mobil berjalan, ban mobil berputar ke belakang(aksi). Reaksi : mobil bergerak ke depan.



Ketika Anda duduk di kursi Anda, tubuh Anda memberikan gaya ke bawah pada kursi dan kursi mengerahkan gaya ke atas pada tubuh Anda.



Seekor ikan menggunakan sirip untuk mendorong air ke belakang. Karena hasil dari kekuatan interaksi timbal balik, air juga harus mendorong ikan ke depan, mendorong ikan melalui air.



Seekor burung terbang dengan menggunakan sayapnya. Sayap burung mendorong ke bawah udara. Karena hasil dari kekuatan interaksi timbal balik, udara juga harus mendorong ke atas burung. Aksi-reaksi pasangan kekuatan memungkinkan burung untuk terbang.



Ketika kita meniup balon sampai mengembang, dan kemudian melepaskannya. Ketika mulut balon dilepaskan, balon mendorong udara keluar. Pada saat yang sama, udara juga mendorong balon. Gaya dorong udara menyebabkan balon terbang.



Ketika melakukan percobaan dengan menaiki perahu dan melemparkan sesuatu, entah batu atau benda lain ke luar dari perahu. Ini dilakukan ketika perahu sedang diam. Maka perahu akan bergerak ke belakang jika anda melempar ke depan, dan sebaliknya.



Ketika ikan gurita bergerak ke depan dengan menyemprotkan air ke belakang (gaya aksi); air yang disemprotkan tersebut mendorong ikan gurita ke depan (gaya reaksi), sehingga ikan gurita bisa berenang bebas di dalam air laut.



Peristiwa gaya magnet.



Adanya gaya gravitasi.



Gaya listrik.



Pantulan bola basket saat dribbling : Saat bola didribbling, pasti memanfaatkan lantai sebagai tempat untuk memantulkan bola tersebut ke atas.



Sebuah lokomotif menarik gerbong, gaya diberikan lokomotif kepada gerbong.

2.7. Contoh-Contoh Hukum Newton Contoh Hukum I Newton adalah: 

meja yang diam selamanya akan diam (tidak bergerak) selama tidak ada gaya yang bekerja padanya.



karung di atas mobil terlempar ke depan ketika mobilnya tiba-tiba berhenti karena tabrakan.

Contoh Hukum II Newton 

Jika ditarik dengan gaya yang sama mobil-mobilan yang massanya lebih besar (ada beban) percepatannya lebih kecil



Mobil-mobilan yang sama (massa sama) jika ditarik dengan gaya yang lebih besar akan mengalami percepatan yang lebih besar pula

Contoh Hukum III Newton 

duduk di atas kursi berat badan tubuh mendorong kursi ke bawah sedangkan kursi menahan (mendorong) badan ke atas.



Jika seseorang memakai sepatu roda dan mendorong dinding, maka dinding akan mendorong sebesar sama dengan gaya yang kamu keluarkan tetapi arahnya berlawanan, sehingga orang tersebut terdorong menjauhi dinding

BAB III PENUTUP

Kesimpulan Hukum-hukum

Newton

adalah

hukum

yang

mengatur

tentang

gerak.

Hukum I Newton berbunyi “ Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda diam akan tetap diam dan benda bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan”. Dimana Hukum II Newton berbunyi “ Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan besar gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda itu “. Dimana Hukum III Newton berbunyi “ bila suatu benda melakukan gaya pada benda lainnya, maka akan menimbulkan gaya yang besarnya sama dengan arah yang berlawanan”. Massa berbeda dengan berat. Massa adalah sifat intristik dari sebuah benda yang menyatakan resistensinya terhadap percepatan, sedangkan berat bergantung pada hakikat dan jarak benda-benda lain yang mengerjakan gaya-gaya gravitasional pada benda itu.