FISIKA DASAR_04 hukum newton

42
HUKUM-HUKUM NEWTON tentang GERAK

Transcript of FISIKA DASAR_04 hukum newton

Page 1: FISIKA DASAR_04 hukum newton

HUKUM-HUKUM NEWTON

tentang GERAK

Page 2: FISIKA DASAR_04 hukum newton

• GAYA [Newton]

– Gaya Gravitasi (Berat)

– Gaya Sentuh (Tegangan tali, gaya normal, gaya

gesekan)

• HUKUM NEWTON I

• HUKUM NEWTON II

• HUKUM NEWTON III

• DINAMIKA I (tanpa gesekan)

• DINAMIKA II (dengan gesekan)

Page 3: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Kinematika :

didasarkan pada definisi pergeseran, kecepatan

dan percepatan

Pertanyaan :

Mekanisme apakah yang menyebabkan sebuah

benda bergerak ?

Mengapa benda-benda dapat memiliki

percepatan yang berbeda-beda ?

Perubahan Gerak :

dijelaskan dengan konsep gaya, massa dan

momentum

Page 4: FISIKA DASAR_04 hukum newton

PERUBAHAN GERAK

(Percepatan)

PERUBAHAN BENTUK

(deformasi)

GAYAoleh

?

Menggambarkan adanya interaksi

antara benda dengan lingkungannya.

Merupakan besaran vektor.

RESULTAN GAYASETIMBANG

GLBB

0

= 0

Page 5: FISIKA DASAR_04 hukum newton

INTERAKSI

Kontak langsung

Jarak jauh Medan gaya

Medan gaya (interaksi) yang terjadi di alam :

Gaya gravitasi : antara benda bermassa

Gaya elektromagnetik : antara benda bermuatan

Gaya Kuat : antara partikel subatomik

Gaya lemah : proses peluruhan radioaktip

Page 6: FISIKA DASAR_04 hukum newton

LEBIH JAUH TENTANG

GAYAGaya F adalah besaran vektor, karena itu

mempunyai besar dan arah serta

memenuhi aturan-aturan operasi vektor.

Satuan untuk gaya adalah newton, dan

disingkat dengan N.

Besar dan arah gaya bergantung kepada

macam sistem dan lingkungan yang

sedang ditinjau serta diungkapkan lewat

hukum gaya. Hukum gaya ini mempunyai

bentuk yang khas bagi sebuah sistem dan

lingkungannya.

Misal:

Benda di dekat permukaan bumi : Gaya

berat.

Benda diikat dengan tali : Tegangan tali .

Page 7: FISIKA DASAR_04 hukum newton

APLIKASI SISTEM GAYA

Page 8: FISIKA DASAR_04 hukum newton

APLIKASI SISTEM GAYASISTEM PESAWAT TERBANG

Gaya Arah

Gravity Ke bawah

Lift Ke atas

Air Drag Ke belakang

Glider Ke belakang

Propeller Ke depan

1 F

2 F3 F4 F

SISTEM PEDATI

Gaya Arah

F1 = Gaya tarikan kuda Ke depan

F2 = Gaya dorongan lantai Ke depan

F3 = Gaya tarikan gerobak Ke belakang

F4 = Gaya gesekan Ke belakang

Page 9: FISIKA DASAR_04 hukum newton

W = m g

Bumi

g = percepatan gravitasi

GAYA GRAVITASI

mgW

WFga

amF

Semua benda yang berada dalam (dipengaruhi oleh) medan gravitasi bumi akan ditarik ke bawah dengan percepatan gravitasi

Hukum Newton II :

W = Berat benda

Page 10: FISIKA DASAR_04 hukum newton

TEGANGAN TALI

T

W

Bila benda bergerak ke atas dengan percepatan a, maka :

mamgTWTF

Bila benda bergerak ke bawah dengan percepatan a, maka :

maTmgTWF

Bila benda diam atau bergerak ke atas atau ke bawah dengan kecepatan konstan (percepatan = 0), maka :

mgT0TmgTWF

Hukum Newton I F = 0

Page 11: FISIKA DASAR_04 hukum newton

GAYA NORMAL & GAYA GESEKAN

W

N

Ff

Nfmaksimum

= koefisien gesekan

Bidang Datar

W

N

f

Bidang Miring

s = koefisien gesekan statik (benda tidak bergerak)k = koefisien gesekan kinetik (benda bergerak) sk

Page 12: FISIKA DASAR_04 hukum newton

W1

N

f

T

T

W2

Katrol

W2 > T

Kombinasi berbagai gaya

Page 13: FISIKA DASAR_04 hukum newton

W1

N

f

T

T

W2

Katrol

W2 < T

Page 14: FISIKA DASAR_04 hukum newton

HUKUM NEWTON Itentang Gerak

Selama tidak ada resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda

maka benda tersebut akan selalu pada keadaannya, yaitu benda

yang diam akan selalu diam dan benda yang bergerak akan bergerak dengan kecepatan konstan.

F = 0 a = 0

Hukum

KelembamanSistem

Inersial

Page 15: FISIKA DASAR_04 hukum newton

HUKUM 1 NEWTON

• Menurut Hukum pertama Newton, setiap benda memiliki sifat inert (lembam), artinya bila tidak ada ganguan dari luar benda cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam atau bergerak).

• Dengan demikian hukum Newton yang pertama dapat kita rumuskan sebagai berikut :

Dalam kerangka inersial, setiap benda akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, jika Resultan (jumlah/hasil) gaya yang bekerja padabenda itu sama dengan nol.

Page 16: FISIKA DASAR_04 hukum newton

MASSA KELEMBAMAN

Sistem Inersial v = konstan

Jika pengaruh dari luar tidak dapat diabaikan,

Seberapa jauh sebuah benda mampu

mempertahankan sifat kelembamannya ?

MASSA

(m)Skalar

Satuan SI

kilogram (kg)

2

1

2

1

a

a

m

m

Page 17: FISIKA DASAR_04 hukum newton

APLIKASI HUKUM 1 NEWTON

APA YANG TERJADI DENGAN TANGGA

TERSEBUT ???

Page 18: FISIKA DASAR_04 hukum newton

APLIKASI HUKUM 1 NEWTON

BAGAIMANA DENGAN PERISTIWA YANG INI ??

JELASKAN MENURUT PENDAPATMU !

Page 19: FISIKA DASAR_04 hukum newton

HUKUM NEWTON II

Percepatan pada sebuah benda sebandingdengan resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut

Fa

aF m

xx maF yy maF

zz maF

Satuan Gaya : newton (N)

2-smkg1N1 2scmg1dyne1

2sftslug1lb1

1 N = 105 dyne

1 N = 0.225 lb

Page 20: FISIKA DASAR_04 hukum newton

APLIKASI HUKUM KEDUA

NEWTON

Page 21: FISIKA DASAR_04 hukum newton

APLIKASI HUKUM KEDUA

NEWTON

Page 22: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Contoh Soal 2.3 :

Sebuah balok bemassa 5 kg bergerak ke atas dengan kecepatan awal Vo

pada bidang miring dengan sudut 30o terhadap horisontal. Oleh karena

koefisien gesekan antara balok dan bidang miring kecil (yaitu sebesar

0,15), maka setelah naik keatas balok tersebut turun kembali dan sampai

ditempat semula dengan kecepatan sebesar 7,66 m/s. Tentukan kecepatan

awal Vo

Jawab :

Vo = ?

V2 = 7,66 m/s = 0,15

LV1 = 0

30o

V1 = 0

m = 5 kg

Page 23: FISIKA DASAR_04 hukum newton

HUKUM NEWTON III

Jika dua benda berinteraksi, gaya yang

dilakukan oleh benda pertama pada benda

kedua sama dan berlawanan arah dengan

gaya yang dilakukan oleh benda kedua pada

benda pertama.

2112 FF M1 M2

F12F21

Page 24: FISIKA DASAR_04 hukum newton

APLIKASI HUKUM KETIGA

NEWTON

F3

F4

F5

F6

F1

F2

Gambar 1 Gambar 2

Page 25: FISIKA DASAR_04 hukum newton

31

Jika kita memukul (atau menarik) sebuah benda / orang, maka benda itu (orang) akan memukul ( atau menarik ) kita balik

Page 26: FISIKA DASAR_04 hukum newton

GAYA GESEK

Benda diam

F

W

N

fs

Gaya berat

Gaya normal

Gaya gesek

statik

Nf smakss ,

Nf kk

statik kinetik

f

F

Benda bergerak

Gaya gesek

kinetik

F

W

N

fk

a

maksss fFf ,

0F aF m

makssfF ,

Page 27: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Contoh Soal 2.4

Dua buah balok yang masing-masing bermassa 1 kg (sebelah kiri) dan 3

kg (sebelah kanan) diletakkan berdampingan di atas lantai horisontal

dimana koefisien gesekan antara lantai dan balok 1 kg adalah 0,2

sedangkan antara lantai dan balok 3 kg adalah 0,1. Tentukan percepatan

dari kedua balok tersebut dan gaya aksi-reaksi bila balok 1 kg didorong

ke kanan dengan gaya sebesar 12 N.

Jawab :

= 0,2 = 0,1

F = 12 N

a = ?

Page 28: FISIKA DASAR_04 hukum newton

= 0,2 = 0,1

F = 12 N

a = ?

N1

m1 g

F

f1

F12

N8,9)8,9)(1(gmN0F 11y

a04,10FaF)8,9)(2,0(12

aa)1(amFfFamF

1212

11211x

Page 29: FISIKA DASAR_04 hukum newton

= 0,2 = 0,1

F = 12

N a = ?

N2

m2 g

F21

f2

N4,29)8,9)(3(gmN0F 22y

94,2a3Fa3)4,29)(1,0(F

a3a)3(amfFamF

2121

22212x

Page 30: FISIKA DASAR_04 hukum newton

a04,10F12 94,2a3F21

2

1221

s/m775,14

1,7a1,794,204,10a4

a04,1094,2a3FF

N265,8775,104,10F12

Page 31: FISIKA DASAR_04 hukum newton

N2,394,298,9gmgmNN0F 2121y

2

212121x

s/m775,14

1,7aa4)4,29)(1,0()8,9)(2,0(12

a4a)mm(ffFa)mm(F

N2

m2 g

F21

f1

F

f2

N

1

m1g

F21

atau

Page 32: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Contoh Soal 2.5

Sebuah balok bermassa 3 kg terletak di atas lantai dimana koefisien

gesekan antara balok tersebut dan lantai adalah 0,1. Diatas balok tersebut

diletakkan balok kedua yang bermassa 1 kg dimana koefisien gesekan

antara kedua balok adalah 0,2. Bila balok pertama ditarik dengan gaya

sebesar 12 N, hitung percepatan dari kedua balok trsebut.

Jawab :

F=12 N1

2

3

= 0,1

= 0,2

Page 33: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Asumsi : a1 > a2

F=12 N1

2

3

= 0,1

= 0,2

N21

m2g

f21

2

22

22212x

221y

s/m96,1aa)1()8,9)(2,0(

amfamF

N8,9)8,9)(1(gmN0F

Page 34: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Asumsi : a1 > a2

F=12 N1

2

3

= 0,1

= 0,2

N13

m1g

f13

21

2

1

1

22121311x

13

12113y

aa

s/m04,23

12,6a

a3)8,9(2,0)2,39(1,012

amffFamF

2,398,9)8,9(3N

NgmN0F

f12 N12

Asumsi benar

Page 35: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Latihan Soal 1

Sebuah lampu tergantung vertikal pada sebuah kabel dari atap suatu lift

yang sedang turun dengan perlambatan sebesar 2,4 m/s2. Pada saat itu

tegangan dalam kabel adalah 89 N. Bila kemudian lift tersebut naik

dengan percepatan sebesar 1,2 m/s2 berapa tegangan dalam kabel

sekarang ?

Jawab :

a1= 2,4 m/s2

T1 = 89N T2 = ?

Lift sedang turun Lift sedang naik

a2= 1,2 m/s2

Page 36: FISIKA DASAR_04 hukum newton

T1 = 89N

mg

Lift sedang turun :

kg3,72,12

89mm2,1289

)4,28,9(m)ag(mT

ammgTF

1

1y

T2 = ? Lift sedang naik :

N3,80)2,18,9(3,7)ag(mT

ammgTF

22

22y

mg

Page 37: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Latihan Soal 2

Sebuah kapal terbang mainan bermassa 0,75 kg terbang dengan

kecepatan konstan pada lingkaran horisontal setinggi 18 m di atas tanah.

Mainan ini terikat pada salah satu ujung tali yang panjangnya 30 m

sedangkan ujung tali yang satu lagi diikatkan di tanah. Kapal terbang

mainan ini berputar 4,4 kali setiap menit dan sayapnya selalu horisontal

selama terbang sehingga gaya angkat yang dialaminya arahnya vertikal

ke atas. Tentukan gaya angkat yang diberikan oleh udara pada sayap

kapal terbang mainan tersebut.

Jawab :

F= ?

H = 18 mL = 30 m

R

s60

4,4f

Page 38: FISIKA DASAR_04 hukum newton

R

F

mg

T

T sin

T cos

N2,10)6,0(78,4)8,9)(75,0(sinTmgF

N78,4)8,0(24

)06,11)(75,0(

cosR

mVT

s/m06,11)24(60

4,4)28,6(Rf2

t

R2V6,0

30

18sin

8,030

24cosm241830R

R

VmcosTF

22

222

x

3018

Page 39: FISIKA DASAR_04 hukum newton

Latihan Soal 3

Dua buah balok yang masing-masing bermassa 1 kg (sebelah kiri) dan 3

kg (sebelah kanan) diletakkan berdampingan di atas lantai horisontal

dimana koefisien gesekan antara lantai dan balok 1 kg adalah 0,2

sedangkan antara lantai dan balok 3 kg adalah 0,1. Tentukan percepatan

dari kedua balok tersebut dan gaya aksi-reaksi bila balok 3 kg didorong

ke kiri dengan gaya sebesar 12 N.

= 0,2 = 0,1

F = 12 Na = ?

Page 40: FISIKA DASAR_04 hukum newton

= 0,2 = 0,1

F = 12

N

a = ?

N1

m1 g

f1F12

N8,9)8,9)(1(gmN0F 11y

a96,1Fa)8,9(2,0F

aa)1(amfFamF

1212

11121x

Page 41: FISIKA DASAR_04 hukum newton

= 0,2 = 0,1

F = 12

N

a = ?

N2

m2 g

f2 F21

N2,39)8,9)(3(gmN0F 22y

a3F08,8a3F)2,39(1,012

a3a)3(amFfFamF

2121

22122x

F

Page 42: FISIKA DASAR_04 hukum newton

N49,353,196,1F

s/m53,14

12,6aa3a96,108,8

a3F08,8a96,1F

12

2

2112