FISIKA DASAR_04 hukum newton
-
Upload
eko-efendi -
Category
Education
-
view
3.948 -
download
8
Transcript of FISIKA DASAR_04 hukum newton
HUKUM-HUKUM NEWTON
tentang GERAK
• 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)
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
PERUBAHAN GERAK
(Percepatan)
PERUBAHAN BENTUK
(deformasi)
GAYAoleh
?
Menggambarkan adanya interaksi
antara benda dengan lingkungannya.
Merupakan besaran vektor.
RESULTAN GAYASETIMBANG
GLBB
0
= 0
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
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 .
APLIKASI SISTEM GAYA
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
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
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
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
W1
N
f
T
T
W2
Katrol
W2 > T
Kombinasi berbagai gaya
W1
N
f
T
T
W2
Katrol
W2 < T
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
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.
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
APLIKASI HUKUM 1 NEWTON
APA YANG TERJADI DENGAN TANGGA
TERSEBUT ???
APLIKASI HUKUM 1 NEWTON
BAGAIMANA DENGAN PERISTIWA YANG INI ??
JELASKAN MENURUT PENDAPATMU !
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
APLIKASI HUKUM KEDUA
NEWTON
APLIKASI HUKUM KEDUA
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
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
APLIKASI HUKUM KETIGA
NEWTON
F3
F4
F5
F6
F1
F2
Gambar 1 Gambar 2
31
Jika kita memukul (atau menarik) sebuah benda / orang, maka benda itu (orang) akan memukul ( atau menarik ) kita balik
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 ,
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 = ?
= 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
= 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
a04,10F12 94,2a3F21
2
1221
s/m775,14
1,7a1,794,204,10a4
a04,1094,2a3FF
N265,8775,104,10F12
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
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
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
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
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
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
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
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
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 = ?
= 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
= 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
N49,353,196,1F
s/m53,14
12,6aa3a96,108,8
a3F08,8a96,1F
12
2
2112