MK FISIKA DASAR 1ENGE6000034 SKS

Rachmat Andika

Multiferroic Research Group

Departemen Fisika

FMIPA - UI

HUKUM GERAK NEWTON

MATERI

Gaya dan Interaksi Hukum Newton I Hukum Newton II Massa dan Berat Hukum Newton III Diagram Benda Bebas (Free-body diagram)

TUJUAN PEMBELAJARAN

Menjelaskan secara fisika konsep gaya dan gaya sebagai vektor

Menentukan pentingnya gaya total pada benda dan pengaruhnya jika gaya total nol

Menjelaskan hubungan antara gaya total, massa dan percepatan

Menganalisis gaya pada dua benda yang saling berhubungan

PENDAHULUAN

Persamaan gerak benda dipelajari dalam kinematika

Posisi, kecepatan, dan percepatan benda

Penyebab perubahan keadaan benda?

SESUATU - dinamika

PENDAHULUAN Pada proses pemindahan

lemari, “sesuatu” diberikan terhadap lemari sehingga lemari bergerak atau berpindah

Dalam terminologi fisika, “sesuatu” dikenal dengan

GAYA Gaya menyebabkan benda

Diam menjadi bergerak Bergerak menjadi diam

KONSEP GAYA

Gaya merupakan tarikan atau dorongan suatu benda yang menyebabkan perubahan keadaan benda tersebut

Gaya merupakan besaran vektor yang memiliki besar dan arah. Simbol gaya : F Satuan gaya (SI) : Newton Satuan gaya lain : Dyne (1 N = 105

dyne) Pound/lb ( 1 N ≈ ¼ lb)Gerak benda berhubungan dengan posisi

benda dimana perubahan dapat terjadi ketika ada gaya yang bekerja pada benda

KONSEP GAYA

Net force didefinisikan sebagai penjumlahan vektor seluruh gaya yang bekerja pada objek Disebut juga dengan gaya total, gaya resultan,

unbalance force Benda dikatakan setimbang (equilibrium)

ketika gaya resultan bernilai nol Kecepatan konstan Percepatan nol Benda diam

KONSEP GAYA

Pada umumnya, gaya dibedakan dalam dua jenis, antara lain: Contact force,

Melibatkan kontak fisik antara kedua benda

Field force, Tidak melibatkan kontak

antara kedua benda

MENGUKUR GAYA

Pengukuran dengan neraca pegas

KONSEP INERTIA

Kerangka acuan inersia (inertial frame of reference) Kerangka acuan dimana benda yang diamati

memiliki percepatan nol. Kerangka acuan non-inersia (noninertial frame of

reference) kerangka acuan dimana benda dapat diidentifikasi

terjadi percepatan atau perubahan kecepatan ketika bergerak

HUKUM I NEWTON

Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau

bergerak dengan kecepatan konstan

Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau

bergerak dengan kecepatan konstan

Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau bergerak dengan

kecepatan konstan

Hukum I Newton tidak mengungkapkan apa yang terjadi pada benda dengan gaya resultan NOL, tapi mengungkapkan pengaruh ketiadaan

gaya

Kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaan dinamakan

Inertia

HUKUM II NEWTON

Seorang anak menarik kereta dengan tali yang membentuk sudut θ. Anak tersebut menarik dengan gaya sebesar F. Kereta bergerak sesuai arah tarikan

HUKUM II NEWTON

Adalah konsep fundamental terkait gaya yang bekerja pada suatu benda dan fenomena gerak yang terjadi,

Hukum II Newton dapat dinyatakan sebagai berikut:

Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau

bergerak dengan kecepatan konstan

Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau

bergerak dengan kecepatan konstan

Percepatan benda akan berbanding lurus dengan gaya resultan yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik

dengan massa benda tersebut

HUKUM II NEWTON

Secara matematis, Hukum II Newton dapat dinyatakan dalam persamaan

= gaya resultan yang bekerja pada benda (N)

= massa benda (kg) = percepatan gerak benda (m/s2)

HUKUM II NEWTON

Gaya resultan menunjukkan penjumlahan vektor gaya yang bekerja pada benda

Pada sistem koordinat Cartesian, gaya dapat bekerja pada arah x,y, dan z.

HUKUM II NEWTON

Hukum II Newton dapat dgunakan untuk mengetahui bagaimana distribusi gaya dan percepatan yang dialami oleh kereta

Dan percepatan kereta adalah

θ

CONTOH SOAL

Bola puck hoki bermassa 0,30 kg meluncur pada bidang horizontal, tanpa gesekan pada es. Dua tongkat memukul puck bersamaan dengan F1 = 5,0 N dan F2 = 8,0 N. Tentukan besar dan arah percepatan puck tersebut !

PENYELESAIAN SOAL

Untuk menganalisa masalah, tentukan komponen vektor dari gaya yang bekerja.

MASSA DAN BERAT

Massa merupakan besaran intrinsik yang menyatakan tingkat resistansi terhadap percepatan

Berat merupakan besaran turunan dari massa yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi

Berdasarkan satuan massa : kilogram (kg) berat : Newton (N)

MassaBera

t

GAYA

MASSA DAN BERAT

Untuk mengetahui massa suatu benda maka digunakan alat ukur yang bekerja berdasarkan prinsip perbandingan dua massa yang berbeda dan dikenai oleh gaya dengan besar yang sama

Karena gaya yang bekerja sama, maka:

MASSA DAN BERAT

Alat ukur yang bekerja berdasarkan prinsip perbandingan dua massa

MASSA DAN BERAT

Berat menyatakan ukuran besar gaya gravitasi yang bekerja terhadap suatu benda bermassa.

Seorang astronaut dari Bumi bepergian ke Bulan Massa astronaut di Bumi atau Bulan adalah sama Berat astronaut akan berbeda di Bumi dan di Bulan Percepatan gravitasi Bulan adalah 1/6 dari percepatan

gravitasi Bumi

Arah percepatan gravitasi bumi selalu menuju pusat bumi. Berat benda dapat dituliskan sebagai berikut:

Massa menunjukkan kekuatan interaksi gravitasi

antara benda dan Bumi

HUKUM III NEWTON

“Setiap aksi akan menghasilkan reaksi”

F12 adalah gaya yang diberikan oleh benda 1 terhadap benda 2

F21 adalah gaya yang diberikan oleh benda 2 terhadap benda 1

Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau

bergerak dengan kecepatan konstan

Sebuah benda yang tidak mendapat gaya luar akan tetap diam atau

bergerak dengan kecepatan konstan

Jika dua benda berinteraksi, gaya F12 bekerja pada benda 2 memiliki besar yang sama

dengan F21 pada benda 1 tetapi dengan arah yang berlawanan

HUKUM III NEWTON

n

Fg

True/ False?

HUKUM III NEWTONFREE-BODY DIAGRAM

HUKUM III NEWTON

Contoh lain dari Hukum III Newton adalah gerak roket pada saat meluncur Gaya aksi: semburan

gas menghasilkan gaya aksi ke bawah

Gaya reaksi: roket menghasilkan gaya reaksi yang menyebabkan dorongan roket ke atas

BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON

Menggunakan Hukum Newton pada suatu benda, hanya memperhatikan gaya luar

yang bekerja pada benda

BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON

Ketika percepatan benda yang dapat dimodelkan sebagai partikel adalah nol, benda dikatakan

berada dalam kesetimbangan

BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON

Seorang anak menarik kotak dengan massa 40 kg melintasi bidang datang tanpa gesekan. Anak tersebut menarik dengan tegang tali 20 N pada arah horizontal. Jika mula-mula kotak berada pada keadaan diam, Tentukan: kelajuan v setelah kotak menempuh 15 s? Posisi akhir benda setelah 10 s?

BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON

Kecepatan dan jarak posisi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan kinematika

Gaya yang hanya bekerja pada arah-x adalah T

BEBERAPA APLIKASI NEWTON

Sebuah mobil bermassa m berada pada jalur es licin dengan kemiringan sudut θ. Tentukan Percepatan mobil dengan mengasumsikan jalur

adalah tanpa gesekan? Jika mobil bergerak dari puncak

dengan keadaan diam, dan jarak puncak dan dasar kemiringan adalahs, berapa kecepatan mobil saat tibadi dasar dan waktu yang dibutuhkanhingga mobil sampai dasar?

BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON

Komponen percepatan independent dengan massa mobil. Tetapi bergantung pada sudut kemiringan dan percepatan gravitasi

BEBERAPA APLIKASI HUKUM NEWTON

Berdasarkan masalah mobil sebelumnya, tentukan besar kecepatan dan lama waktu, jika

1. Sudut kemiringan θ = 90o ?

2. Sudut kemiringan θ = 0o ?

Pembahasan

What if?

LATIHAN

1. Sebuah lampu lalu lintas memiliki massa 12,2 kg dan digantung pada dua utas kabel yang terkait sehingga tidak jatuh. Jika tegangan maksimal kabel adalah 100 N, akankah kabel akan putus dan lampu lalu lintas akan jatuh?

2. Sebuah gaya diberikan pada objek dengan massa m1 menghasilkan percepatan 3 m/s2. gaya yang sama juga diberikan pada objek kedua dengan massa m2. Berapa nilai perbandingan m1/m2? Jika m1 dan m2 digabung, cari percepatan benda

gabungan dengan gaya aksi F

3. Dua balok dengan massa m1 dan m2, dimana m1 > m2 diletakkan secara langsung pada permukaan horizontal tanpa gesekan seperti terlihat pada gambar. Tentukan:

a. Besar percepatan dari sistem

b. Tentukan besar gaya kontak antara kedua balok

Apakah yang salah dari pernyataan berikut”“Because the car is at rest, there are no forces

acting on it?”