Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

of 45 /45
Fisika Kelas X 1000guru.net 1 Fisika Kelas X 1000guru.net 1 Hukum Gerak dan Gaya Gaya dan Hukum Newton Aplikasi Hukum Newton

description

Materi KBM-on 1000guru.net (http://kbm-on.1000guru.net) Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Transcript of Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Page 1: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 1 Fisika Kelas X 1000guru.net 1

Hukum Gerak dan Gaya

Gaya dan Hukum Newton

Aplikasi Hukum Newton

Page 2: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 2 Fisika Kelas X 1000guru.net 2

Keseimbangan dan Kelembaman

Tumpukan batu di samping menunjukkan konsep keseimbangan dan kelembaman (inersia) secara bersamaan.

Seimbang Ada suatu “faktor” internal dari dalam batu yang menjaga batu tidak bergerak

Lembam “malas” (inert), artinya batu tersebut akan tetap selamanya begitu jika tidak diganggu “faktor” eksternal dari luar.

“Faktor” apa yang dimaksud?

Gaya (“F”, force, bukan style)

Page 3: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 3 Fisika Kelas X 1000guru.net 3

Gaya dibutuhkan u/ mengubah keadaan

Gaya bisa berupa tarikan

Gaya bisa berupa dorongan atau pukulan

Kombinasi seluruh gaya yang bekerja pada sebuah

benda disebut dengan gaya total ∑𝑭 (atau resultan gaya, atau gaya netto). Gaya total ini, jika nilainya tidak nol, itulah yang akan mengubah keadaan gerak suatu benda. Satuan gaya?

newton (disingkat N)

Page 4: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 4 Fisika Kelas X 1000guru.net 4

Total gaya pada sebuah benda

Gaya := Vektor Mempunyai besar Mempunyai arah

Penjumlahan gaya mengikuti prinsip penjumlahan vektor

Gaya yang diberikan

Total Gaya

Benda bisa seimbang pada tangan anak ini karena total gaya bernilai nol.

∑𝐹

Page 5: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 5 Fisika Kelas X 1000guru.net 5

Total gaya pada sebuah benda

Gaya Tegang Tali dan Berat Benda 𝑇0

𝑊0

𝑇0 = 𝑊0

Kondisi timbangan mula-mula:

(kalibrasi titik nol):

Kondisi benda pada saat ditimbang:

𝑇𝑏 = 𝑊𝑏

𝑇𝑏 − 𝑊𝑏 = 0 → ∑𝐹 = 0

𝑇0 − 𝑊0 = 0 → ∑𝐹 = 0 𝑇𝑏

𝑊𝑏

Page 6: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 6 Fisika Kelas X 1000guru.net 6

Pemikiran Galileo tentang Gaya

Posisi awal Posisi akhir

Akan berhenti?

Jika bola tidak mengalami gangguan (alias gaya total bernilai nol), bola tersebut akan terus menggelinding dengan kecepatan tetap.

Page 7: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 7 Fisika Kelas X 1000guru.net 7

Hukum Newton ke-1

Keseimbangan mekanis (mechanical equilibrium)

Jika jumlah total gaya pada sebuah benda bernilai nol, maka: (1) Benda yang diam akan tetap diam. (2) Benda yang bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

Page 8: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 8 Fisika Kelas X 1000guru.net 8

Contoh Soal:

Apakah total gaya = nol?

Tunjukkan semua gaya yang bekerja pada papan!

Page 9: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 9 Fisika Kelas X 1000guru.net 9

Solusi:

Gaya berat dari 2 orang tukang dan dari papannya sendiri berpengaruh pada papan tsb.

Gaya tegang tali dari menyeimbangkan papan agar tidak jatuh sehingga total gaya bernilai nol (Σ𝐹 = 0)

Wpapan W1

W2

T1

T2

Page 10: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 10 Fisika Kelas X 1000guru.net 10

Solusi:

𝑇1 + 𝑇2 − 𝑊1 − 𝑊2 − 𝑊papan = 0

Wpapan W1

W2

T1

T2

Apa akibat/konsekuensi dari Σ𝐹 = 0 ?

𝑇1 + 𝑇2 = 𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊papan

Page 11: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 11 Fisika Kelas X 1000guru.net 11

Solusi:

Wpapan W1

W2

T1

T2

𝑇1 + 𝑇2 = 𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊papan

Contoh: Jika W1 = 700 newton, W2 = 500 newton, Wpapan = 1000 newton, maka berapakah T1 + T2?

= 700 + 500 + 1000 = 2200 newton

Page 12: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 12 Fisika Kelas X 1000guru.net 12

Apakah total gaya = nol? ②

Solusi:

Jawaban singkat: Ya

Alasan: Jika tidak nol, maka buku itu pasti sudah jatuh ke bawah akibat gaya berat/gravitasi.

Lalu kenapa buku tsb tidak jatuh meskipun punya gaya berat?

W (weight / gaya berat)

Ada gaya “normal” dari meja yang menahan buku tsb…

N (gaya normal hati-hati simbolnya sama dengan “newton”)

Page 13: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 13 Fisika Kelas X 1000guru.net 13

Solusi:

W (weight / gaya berat)

N (gaya normal)

Apa konsekuensi dari Σ𝐹 = 0?

Σ𝐹 = 0

+𝑁 − 𝑊 = 0

𝑁 = 𝑊

Contoh: Jika W = 50 newton maka N = 50 newton

Page 14: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 14 Fisika Kelas X 1000guru.net 14

Tingkat kelembaman/Inersia(“rasa malas”)

ditentukan oleh massa benda

Semakin besar massa benda, semakin “lembam” (malas)

semakin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya bergerak

Hati-hati! Massa bukanlah Berat (Gaya)

Massa Ukuran jumlah partikel yg menyusun benda [kg] Berat Ukuran gaya gravitasi yg bekerja pada benda [N]

Page 15: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 15 Fisika Kelas X 1000guru.net 15

Tingkat kelembaman/Inersia(“rasa malas”)

ditentukan oleh massa benda

Mencoba mengubah keadaan gerak suatu batu di luar angkasa

sama sulitnya dengan di Bumi (karena massa batu tak berubah)

Massa tidak terpengaruh lokasi

Sementara itu, gaya berat (gravitasi) sangat tergantung pada lokasi tempat benda berada.

Page 16: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 16 Fisika Kelas X 1000guru.net 16

𝐹

𝐹

𝑚1 𝑚2 𝑚 : massa 𝐹 : gaya

Apa jadinya jika benda berhasil diubah

geraknya oleh gaya tertentu?

Page 17: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 17 Fisika Kelas X 1000guru.net 17

Apa jadinya jika benda berhasil diubah

geraknya oleh gaya tertentu?

𝐹

𝐹

𝑚1 𝑚2 𝑚 : massa 𝐹 : gaya

Muncul PERCEPATAN!

𝑎 Perubahan kecepatan

𝑎 =𝐹

𝑚

Page 18: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 18 Fisika Kelas X 1000guru.net 18

Hukum Newton ke-2

Jika total gaya yg diberikan tidak nol,

maka keadaan gerak benda akan berubah

m.a

Page 19: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 19 Fisika Kelas X 1000guru.net 19

𝐹 = 60 N

𝐹 = 60 N

𝑚1 𝑚2 𝑚 : massa 𝐹 : gaya

Contoh aplikasi:

Menghitung Percepatan dari Gaya vs Massa

Diketahui m1 = 20 kg

m2 = 30 kg

Berapa nilai a setiap orang?

𝑎1 =𝐹

𝑚1=

60

20= 3 m/s2

𝑎2 =𝐹

𝑚2=

60

30= 2 m/s2

Jawab:

Page 20: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 20 Fisika Kelas X 1000guru.net 20

Gaya berat (gravitasi)

𝑊

Berat suatu benda muncul karena ada gaya gravitasi yang bekerja padanya (misal gravitasi Bumi)

𝐅 = 𝑚. 𝐚 → 𝐖 = 𝑚. 𝐠

Biasanya kita gunakan g = 9,8 m/s2

atau dibulatkan 10 m/s2

Contoh: berapa berat benda yang massanya

50 kg? 60 kg? 70 kg? (Jawab: 500 N, 600 N, 700 N)

Page 21: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 21 Fisika Kelas X 1000guru.net 21

Contoh Soal:

Truk bermassa 2.000 kg dapat bergerak dengan percepatan maksimum 3 m/s2. Kita asumsikan gaya gerak truk tak berubah, berapa percepatan truk sekarang jika ia mengangkut beban 500 kg?

Sebuah benda ditarik dengan gaya F sehingga bergerak dari keadaan diam sampai memiliki kelajuan 10 m/s dalam waktu 2 detik. Jika massa benda 0,6 kg, berapakah nilai gaya F?

Page 22: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 22 Fisika Kelas X 1000guru.net 22

Solusi:

① Sebuah benda ditarik dengan gaya F sehingga bergerak dari keadaan diam sampai memiliki kelajuan 10 m/s dalam waktu 2 detik. Jika massa benda 0,6 kg, berapakah nilai gaya F?

Diketahui : 𝑣0 = 0 m/s 𝑣𝑡 = 10 m/s 𝑡 = 2 s 𝑚 = 0,6 kg Ditanyakan : 𝐹

Yang perlu dihitung : 𝐹 = 𝑚. 𝑎 Data massa sudah diketahui, tapi percepatan belum ada. Hitung dulu:

𝑎 =Δ𝑣

𝑡=

𝑣𝑡 − 𝑣0

𝑡=

10 − 0

2= 5 m/s2

Jadi: 𝐹 = 𝑚. 𝑎 = 0,6 kg × 5 m/s2 = 3 N

Page 23: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 23 Fisika Kelas X 1000guru.net 23

② Truk bermassa 2.000 kg dapat bergerak dengan percepatan maksimum 3 m/s2. Asumsikan gaya gerak truk tak berubah, berapa percepatan truk sekarang jika ia mengangkut beban 500 kg?

Diketahui : Mula-mula

𝑚1 = 2.000 kg 𝑎1 = 3 m/s2 Kondisi akhir

𝑚2 = 2.500 kg

𝐹

𝐹 𝑚2

𝑚1

Nilai F dianggap tidak berubah

𝑎1

𝑎2 =? ? ?

Solusi:

Page 24: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 24 Fisika Kelas X 1000guru.net 24

Ditanyakan : percepatan pada kondisi akhir (yaitu 𝑎2)

Nilai F belum diketahui. Ini bisa dihitung dari data kondisi mula-mula: 𝐹 = 𝑚1. 𝑎1 = 2.000 × 3 = 6.000 N

Yang perlu dihitung: 𝑎2 =𝐹

𝑚2

Diketahui : Mula-mula

𝑚1 = 2.000 kg 𝑎1 = 3 m/s2 Kondisi akhir

𝑚2 = 2.500 kg

𝐹

𝐹 𝑚2

𝑚1

Nilai F dianggap tidak berubah

𝑎1

𝑎2 =? ? ?

Jadi: 𝑎2 =𝐹

𝑚2=

6.000

2.500=

12

5= 2,4 m/s2

Solusi:

Page 25: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 25 Fisika Kelas X 1000guru.net 25

Intermezzo: Trigonometri

Rumus-rumus trigonometri akan banyak digunakan dalam analisis fisika/mekanika yang terkait hukum Newton

sisi depan

(d)

sisi samping (s)

d

s

Letak d, s, dan m harus disesuaikan dgn posisi sudut yang dimaksud, agar tidak mengubah definisi rumus trigonometri.

Jangan lupa juga rumus Pythagoras: 𝑑2 + 𝑠2 = 𝑚2

Page 26: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 26 Fisika Kelas X 1000guru.net 26

Intermezzo: Trigonometri

Sudut-sudut istimewa

1

30∘

60∘ 2

2

1

45∘

45∘

1

2 3

37∘

53∘ 5

4

sin 30∘ =1

2

cos 30∘ =2

2

tan 30∘ =1

2

sin 60∘ =2

2

cos 60∘ =1

2

tan 60∘ = 2

Latihan: Coba hitung sendiri nilai sin, cos, tan untuk sudut-sudut 45∘, 37∘, dan 53∘!

Page 27: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 27 Fisika Kelas X 1000guru.net 27

Intermezzo: Gaya adalah Vektor

Jika ada gaya yang arahnya membentuk sudut tertentu terhadap arah gerak benda, maka komponen masing-masing

gaya tersebut perlu diuraikan ke setiap arah koordinat.

30∘

𝐹 = 20 N

𝑚 = 10 kg Contoh: Benda 10 kg ditarik dengan gaya 20 N pada lantai licin seperti pada gambar. Berapakah percepatan benda di arah sumbu horizontal?

30∘ 𝐹𝑥

𝐹𝑦

𝐹 𝐹𝑥

𝐹= cos 30∘

𝐹𝑥 = 𝐹 cos 30∘ = 20.2

2= 𝟏𝟎 𝟐 𝐍

𝑎𝑥

𝑎𝑥 =𝐹𝑥

𝑚=

10 2

10= 2 ≈ 𝟏, 𝟒 𝐦/𝐬𝟐

Page 28: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 28 Fisika Kelas X 1000guru.net 28

Contoh Soal:

① 1

45∘

45∘

1

2 3

37∘

53∘ 5

4

Coba hitung sendiri nilai sin, cos, tan untuk sudut-sudut 45∘, 37∘, dan 53∘!

37∘

5 kg

F = 50 N Benda 5 kg ditarik ke atas dengan gaya F sebesar 5 N menaiki bidang miring kasar sehingga benda bergerak dengan kecepatan

konstan (total gaya ΣF = 0). Berapa besar gaya gesek f yang dialami benda?

(Hati-hati kita perlu perhatikan komponen gaya berat

juga di dalam perhitungan ΣF)

f

Page 29: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 29 Fisika Kelas X 1000guru.net 29

Solusi:

① 1

45∘

45∘

1

2 3

37∘

53∘ 5

4

Hitung nilai sin, cos, tan untuk sudut-sudut 45∘, 37∘, dan 53∘!

45∘ → sin 𝜃 =1

2 ; cos 𝜃 =

1

2 ; tan 𝜃 = 1

37∘ → sin 𝜃 =3

5 ; cos 𝜃 =

4

5 ; tan 𝜃 =

3

4

53∘ → sin 𝜃 =4

5 ; cos 𝜃 =

3

5 ; tan 𝜃 =

4

3

Page 30: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 30 Fisika Kelas X 1000guru.net 30

37∘

5 kg

F = 50 N Benda 5 kg ditarik ke atas dengan gaya F sebesar 5 N menaiki bidang miring kasar sehingga benda bergerak dengan kecepatan

konstan (total gaya ΣF = 0). Berapa besar gaya gesek f yang dialami benda?

(Hati-hati kita perlu perhatikan komponen gaya berat

juga di dalam perhitungan ΣF)

f

“Diagram bebas” benda: Menggambar seluruh gaya yang mungkin bekerja pada sebuah benda

F = 50 N

f

Sekilas hanya ada F dan f

W = m.g = 5 kg . 10 m/s2 = 50 N

N

Namun secara lengkap ada W dan N juga

Solusi:

Page 31: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 31 Fisika Kelas X 1000guru.net 31

f

W

N

Menguraikan Gaya ke Sumbu Gerak:

F • F, f, dan N sudah sejajar dengan

sumbu-x atau sumbu-y

• Tinggal W saja yang perlu diuraikan

W

37∘

53∘ Wx

Wy

𝑊𝑥

𝑊= cos 53∘

𝑊𝑥 = 𝑊. cos 53∘ = 50 ×3

5

= 30 N

𝑊𝑦

𝑊= sin 53∘

𝑊𝑦 = 𝑊. sin 53∘ = 50 ×4

5

= 40 N

Page 32: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 32 Fisika Kelas X 1000guru.net 32

f

Gaya yang ditanyakan ada pada sumbu-x: (yaitu f)

F = 50 N

• Cukup gambarkan gaya-gaya yang ada pada sumbu-x

∑𝐹 = 0 ⇒ ∑𝐹𝑥 = 0

+𝐹 − 𝑊𝑥 − 𝑓 = 0

𝑓 = 𝐹 − 𝑊𝑥 = 50 − 30 = 20 N

Hukum ke-1 Newton:

Bagaimana dengan gaya-gaya pada sumbu-y?

N • Konsepnya sama, gambarkan gaya-gaya pada sumbu-y dan terapkan hukum ke-1 Newton.

Page 33: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 33 Fisika Kelas X 1000guru.net 33

Hukum Newton ke-3

Untuk setiap aksi sebuah benda A pada benda B, akan ada reaksi dari benda B pada benda A dengan besar gaya yang sama,namun arah berlawanan.

FBA = -FAB A B

𝐅BA

𝐅AB

Gaya selalu muncul berpasangan pada setiap interaksi, dan bekerja pada benda yang berbeda.

(pada B, oleh A) (pada A, oleh B)

Page 34: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 34 Fisika Kelas X 1000guru.net 34

Contoh penerapan hukum Newton ke-3

A

B

𝐅BA

𝐅AB

A

𝐅AB = 𝐖

Gaya berat/gravitasi pada A oleh Bumi

Bumi juga mengalami reaksi gravitasi dari benda A, namun karena pengaruh gaya yang lain maka Bumi seolah tidak terpengaruh oleh gaya tersebut.

A B

licin

mA = 6 kg

mB = 10 kg

F = 64 N Berapa besar gaya yang bekerja pada balok A akibat reaksi dari balok B?

Page 35: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 35 Fisika Kelas X 1000guru.net 35

Pekerjaan Rumah:

A

B

licin

mA = 3 kg

mB = 5 kg F = 12 N

Berapa besar gaya yang bekerja pada balok A akibat reaksi dari balok B jika ketika B bergerak balok A tidak jatuh?

Page 36: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 36 Fisika Kelas X 1000guru.net 36

Gesekan dan Pengaruhnya pada Gerak

Pada kenyataan, nyaris tidak ada permukaan licin dari suatu benda ketika berinteraksi dengan benda lain.

F f

Kekasaran permukaan suatu benda dalam fisika dinyatakan dengan besaran

“koefisien gesek” (𝜇) Selain ditentukan oleh koefisien gesek, besar gaya gesek ditentukan oleh berapa kuat dua benda saling bersentuhan:

“gaya normal” (𝑁)

N

𝑓 = 𝜇. 𝑁 Gaya gesek:

Page 37: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 37 Fisika Kelas X 1000guru.net 37

Gaya gesek statis dan kinetis

F = 4 N f = 4 N

• Gesekan muncul ketika ada gaya yang menarik benda F = 7 N f = 7 N

F = 10 N f = 10 N

• Setelah melewati ambang batas gaya tarik tertentu, gaya gesek akan mengecil dan konstan

F = 12 N f = 5 N

fs,max fk

Page 38: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 38 Fisika Kelas X 1000guru.net 38

Gaya gesek statis dan kinetis

𝑓𝑠,max = 𝜇𝑠. 𝑁

𝑓𝑘 = 𝜇𝑘 . 𝑁

• Jika F < fs,max, maka benda tetap diam. Besar gaya gesek yang bekerja adalah f = F

• Jika F = fs,max, maka benda masih diam (tepat akan bergerak). Besar gaya gesek yang bekerja adalah: f = fs,max = F

• Jika F > fs,max, maka benda akan bergerak. Besar gaya gesek yang bekerja adalah f = fk

Page 39: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 39 Fisika Kelas X 1000guru.net 39

Soal Gesekan #1:

𝐹 m = 9 kg

𝜇𝑠 = 0,1 𝜇𝑘 = 0,05

Berapa gaya gesek yang bekerja pada balok jika (a) F = 6 N (b) F = 8 N (c) F = 9 N (d) F = 10 N

Jawab:

Hitung dulu gaya gesek statis maksimum dan gaya gesek kinetik

𝑓𝑠,max = 𝜇𝑠. 𝑁

𝑓𝑘 = 𝜇𝑘 . 𝑁

𝑊 = 𝑚. 𝑔 = 90 newton

𝑁 = 𝑊 = 90 N

Page 40: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 40 Fisika Kelas X 1000guru.net 40

Jawab:

𝑓𝑠,max = 𝜇𝑠. 𝑁 = 0,1 × 90  = 9 N

𝑓𝑘 = 𝜇𝑘. 𝑁 = 0,05 × 90 = 4,5 N

𝑊 = 𝑚. 𝑔 = 90 newton

𝑁 = 𝑊 = 90 N

𝜇𝑠 = 0,1 𝜇𝑘 = 0,05

Kasus (a): F = 6 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah sebesar 6 N juga karena benda belum bergerak.

Kasus (b): F = 8 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah 8 N.

Kasus (c): F = 9 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah 9 N.

Kasus (d): F = 10 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah 4,5 N karena benda sudah bergerak (gaya gesek kinetis).

Benda baru akan bergerak jika ada gaya tarik yang besarnya lebih dari 9 N.

𝐹

Page 41: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 41 Fisika Kelas X 1000guru.net 41

Soal Gesekan #2:

Balok yang massanya 4 kg ditarik oleh gaya mendatar F = 24 N. Koefisien gesek statis antara bidang dan balok 0,2 sedangkan koefisien gesek kinetisnya 0,1.

(a) Apakah balok akan bergerak?

(b) Berapakah gaya geseknya?

(c) Berapakah percepatannya?

Jawab:

𝐹 = 24 N

𝜇𝑠 = 0,2 𝜇𝑘 = 0,1

𝑊 = 𝑚. 𝑔 = 40 newton

𝑁 = 𝑊 = 40 N

𝑓𝑠,max = 𝜇𝑠. 𝑁 = 0,2 × 40  = 8 N

𝑓𝑘 = 𝜇𝑘 . 𝑁 = 0,1 × 40 = 4 N

fk = 4 N

(a) Ya, karena F > fs,max

(b) Gaya geseknya fk = 4 N

(c) 𝑎 =∑𝐹

𝑚=

𝐹 − 𝑓𝑘

𝑚=

24 − 4

4= 5 m/s2

Page 42: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 42 Fisika Kelas X 1000guru.net 42

Soal Gesekan #3:

Sebuah balok bermassa 0,8 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s memasuki suatu lantai kasar dan akhirnya berhenti setelah 5 detik. Berapa besar gaya gesekan lantai?

Jawab:

𝑣0 = 10 m/s

𝑊 = 𝑚. 𝑔 = 8 newton

𝑁 = 𝑊 = 8 N

𝑣𝑡 = 0

fk = m . a

𝑎 =Δ𝑣

Δ𝑡=

𝑣𝑡 − 𝑣0

𝑡

Hitung percepatan:

𝑡 = 5 s

=0 − 10

5= −2 m/s2

Hitung gaya:

𝑓𝑘 = 𝑚. 𝑎 = 0,8 × −2 = −1,6 N

Page 43: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 43 Fisika Kelas X 1000guru.net 43

Soal Gesekan #4:

Sebuah balok bermassa 2 kg berada di atas lantai datar yang kasar dengan koefisien gesek statis 0,2 dan koefisien gesek kinetis 0,1. Balok ditarik gaya 10 N yang membentuk sudut 37o terhadap arah mendatar.

(a) Apakah benda diam atau bergerak?

(b) Berapa besar gaya geseknya?

(c) Berapa percepatannya?

Jawab:

𝑊 = 20 N

𝑁 𝐹

𝐹𝑥

𝐹𝑦 𝐹 = 10 N

𝐹𝑥 = 𝐹cos37∘ 37o

𝐹𝑦 = 𝐹sin37∘

𝐹𝑥 = 104

5= 8 N

𝐹𝑦 = 103

5= 6 N

𝑓𝑠,max = 𝜇𝑠. 𝑁

𝑓𝑘 = 𝜇𝑘 . 𝑁

𝑊

𝑁 𝐹𝑦

∑𝐹 = 0 → 𝑁 + 𝐹𝑦 = 𝑊

Page 44: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 44 Fisika Kelas X 1000guru.net 44

(a) Apakah benda diam atau bergerak?

Jawab:

𝑊 = 20

𝑁 𝐹

𝐹𝑥

𝐹𝑦 𝐹 = 10 N

𝐹𝑥 = 𝐹cos37∘ 37o

𝐹𝑦 = 𝐹sin37∘

𝐹𝑥 = 104

5= 8 N

𝐹𝑦 = 103

5= 6 N 𝑊

𝑁 𝐹𝑦

𝜇𝑠 = 0,2 𝜇𝑘 = 0,1

𝑓𝑠,max = 𝜇𝑠. 𝑁 = 0,2 × 14  = 2,8 N

𝑓𝑘 = 𝜇𝑘. 𝑁 = 0,1 × 14 = 1,4 N

𝑁 + 𝐹𝑦 = 𝑊

𝑁 = 𝑊 − 𝐹𝑦 = 20 − 6 = 14 N

𝑁 + 𝐹𝑦 = 𝑊

𝐹𝑥 = 8 N

Ya, karena F > fs,max

Page 45: Fisika Kelas X: Gaya dan Hukum Newton

Fisika Kelas X 1000guru.net 45 Fisika Kelas X 1000guru.net 45

2 kg

(b) Berapa besar gaya geseknya?

Jawab:

𝑓𝑠,max = 𝜇𝑠. 𝑁 = 0,2 × 14  = 2,8 N

𝑓𝑘 = 𝜇𝑘. 𝑁 = 0,1 × 14 = 1,4 N

𝐹𝑥 = 8 N

Gaya geseknya fk = 1,4 N

fk

(c) Berapa besar percepatannya?

𝐹𝑥 fk 𝑎 =∑𝐹

𝑚=

𝐹𝑥 − 𝑓𝑘

𝑚

=8 − 1,4

2=

6,6

2= 3,3 m/s2