Modul Hukum Newton
-
Upload
siti-nurhasanah -
Category
Documents
-
view
248 -
download
4
Transcript of Modul Hukum Newton
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 1/30
0
MODUL FISIKA HUKUM NEWTON DALAM GERAK LURUS
32 5 26569
PENYUSUN
SITI NURHASANAH
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
KODE FIS .07
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 2/30
1
K T PENG NT R
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karunia dan
hidayah-Nya, kami dapat menyusun bahan ajar modul fisika untuk SMA/MA kelas X.
Modul ini disusun berdasarkan Komptensi Inti dan Kompetensi Dasar Kurikulum
2013.
Modul ini menyajikan materi, contoh soal, tugas soal, percobaan fisika, bahan
diskusi kelompok sehingga siswa dapat mempelajarinya dengan mudah,
menyenangkan, lebih aktif dan mandiri dalam pembelajaran.
Saya sangat berharap modul ini bermanfaat bagi Siswa-siswi dalam
memahami pelajaran Fisika dan bagi rekan guru dalam mengajar fisika. Kritik dan
saran selalu terbuka untuk perbaikan modul ini.
Jakarta, Oktober 2014
Siti Nurhasanah
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 3/30
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR 1
DAFTAR ISI 2
BAB 1 PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG 3
B. DESKRIPSI SINGKAT 3
C. MATERI 3
D.
MANFAAT MODUL 3
E. TUJUAN PEMBELAJARAN
Kompetesi Dasar 4
Indikator Penilaian 4
F. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL 5
BAB II PEMBELAJARAN
A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIDIK 6
B.
KEGIATAN BELAJAR
a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran 7
b.
Uraian Materi 7
c.
Rangkuman 20
d. Latihan/Tugas 21
e. Tes Mandiri 22
BAB III EVALUASI
SOAL EVALUASI 24
BAB IV PENUTUP 25
GLOSARIUM 26
DAFTAR PUSTAKA 27
KUNCI JAWABAN 28
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 4/30
3MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Di jelaskan dalam standar isi, mata pelajaran fisika bertujuan agar siswa kemampuan
sebagai berikut : membentuk sikap positif terhadap Tuhan Yang Maha Esa, memupuk
sikap ilmiah yaitu jujur, objektif, terbuka, ulet, kritis dan dapat bekerja sama dengan
oranag lain, mengembangkan pengalaman untuk dapat merumuskan masalah, mengajukan
dan menguji hipotesis melalui percobaan, merancang dan merakit instrumen percobaan,
mengumpulkan, mengolah, dan menafsirkan data, serta mengkomunikasikan hasil
percobaan secara lisan dan tertulis, mengembangkan kemampuan bernalar dalam berpikir
analisis induktif dan deduktif dengan menggunakan konsep dan prinsip fisika serta
mempunyai keterampilan mengembangkan pengetahuan, dan sikap percaya diri sebagai
bekal untuk melanjutkan pendidikan pada jenjang yang lebih tinggi serta mengembangkan
ilmu pengetahuan dan teknologi.
B. DESKRIPSI SINGKAT
Penyusunan modul ini disusun dengan penyajian materi dan praktikum fisika dengan
bahasa yang mudah dimengerti agar siswa-siswi mudah memahami kontek yang diberikan
serta menguasai kompetensi yang diharapkan secara mandiri dan aktif dalam proses
pembelajaran.
Dalam modul ini siswa-siswi akan mempelajari konsep dasar Hukum Newton yang
didalamnya dibahas prinsip kelembaman, percepatan yang ditimbulkan gaya dan
hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak lurus dan penerapan hukum
Newton
C. MATERI
Hukum Newton pada Gerak Lurus
D.
MANFAAT MODUL
Modul ini diharapkan untuk membantu peserta menguasai konsep dasar Hukum
Newton yang dibahas prinsip kelembaman, percepatan yang ditimbulkan gaya dan
hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak lurus dan penerapan hukum
Newton.
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 5/30
4 MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
E. TUJUAN PEMBELAJARAN
Kompetensi Dasar
1.1
Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan
kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang
menciptakannya
1.2
Menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur karakteristik fenomena gerak.
2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif;
jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka,
kritis; kreatif, inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari- hari
sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi
2.2
Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari
sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil
percobaan
3.1
Menganalisis hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda pada gerak lurus
4.1 Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki hubungan gaya,
massa, dan percepatan dalam gerak lurus
Indikator Keberhasilan
SIKAP 1. Menunjukan sikap positif (individu dan sosial) dalam diskusi
kelompok
2. Menunjukkan sikap ilmiah pada saat melaksanakan percobaan.
3. Menunjukkan perilaku dan sikap menerima, menghargai, dan
melaksanakan kejujuran, ketelitian, disiplin dan tanggung jawab
PENGETAHUAN 1. Menjelaskan hub antara gaya, massa, dan percepatan pada
gerak lurus
2. Menerapkan hub antara gaya, massa, dan percepatan pada
gerak Lurus
3. Menganalisis hub antara gaya, massa, dan percepatan pada
gerak urus dalam penyelesaian masalah
4. Menyimpulkan hasil percobaan hukum newton
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 6/30
5
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
KETERAMPILAN 1. menggunakan seperangkat alat percobaan hukum newton
2. Menyaji dan mengolah data pengukuran.
3. Membuat laporan tertulis hasil praktik
F. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
1.
Pelajari daftar isi untuk mengetahui isi dari modul
2. Baca dan Pahami setiap uraian materi yang disajikan dengan baik dan ikuti
contoh-contoh soal dengan cermat.
3.
Jawablah pertanyaan yang disediakan pada setiap kegiatan belajar dengan baik
dan benar.
4. Catatlah bagian-bagian yang belum dipahami lalu diskusikan dengan teman secara
berkelompok dan bertanya pada guru.
5. Untuk melakukan kegiatan percobaan, maka baca dan pahami setiap materi dan
langkah-langkah percobaan dengan terlebih dahulu lalu membuat kelompok untuk
kegiatan percobaan.
6. bila dalam percobaan terdapat kesulitan tanyakan pada instruktur/guru lalu
diskusikan dengan teman secara berkelompok terhadap hasil percobaan yang
didapat.
7. Bila saudara belum menguasai 70% dari tiap kegiatan, maka ulangi kembali
langkah-langkah diatas dengan seksama.
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 7/30
6 MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
BAB II
PEMBELAJARAN
A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIDIK
Tulislah semua jenis kegiatan yang anda lakukan di dalam tabel kegiatan di bawah ini. Jika
ada perubahan dari rencana semula, berilah alasannya kemudian mintalah tanda tangan
kepada guru atau instruktur Anda.
Jenis
Kegiatan
Tanggal Waktu Tempat
Belajar
Alasan
Perubahan
Tanda
Tangan Guru
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 8/30
7
Hukum I Newton(Hukum Kelembaman)
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
B. KEGIATAN BELAJAR
a Tujuan kegiatan pembelajaran :
1.
memahami konsep dasar Hukum Newton yang didalamnya dibahas prinsip
kelembaman
2.
memahami adanya percepatan yang ditimbulkan gaya dan hubungan antara gaya,
massa, dan percepatan pada gerak lurus dan memahami penerapan hukum newton
b Uraian Materi
Pada dasarnya setiap benda bersifat lembam. Ini berarti bahwa benda itu
mempunyai sifat mempertahankan keadaannya. Bila benda itu sedang bergerak, maka
benda itu bersifat “ingin” bergerak terus. Demikian pula, bila benda itu tidak
bergerak, maka benda itu bersifat mempertahankan keadaannya, baik benda itu diam
maupun bergerak. Sifat lembam itu dapat dijelaskan dengan gejala berikut:
Sifat kelembaman itu juga terasa pada kita sendiri pada waktu kita naik
kendaraan, misalnya mobil, bis, kereta api dan sebagainya. Bila mobil yang kita
tumpangi direm, tubuh kita akan terdorong ke depan. Pada waktu kita berdiri di dalam
kereta api, tubuh kita akan terdorong ke belakang bila kereta itu bergerak maju. Maka
kesimpulan yang kita peroleh dari peristiwa di atas ialah: Setiap benda dalam keadaan
berhenti mempunyai kecenderungan untuk tetap diam; sedangkan bila benda sedang
bergerak, benda itu cenderung untuk bergerak terus.
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 9/30
8
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
Sifat cenderung yang demikian itulah yang diartikan sebagai kelembaman
(inertia). Dari gejala tersebut Sir Isaac Newton (1642-1727) menghasilkan hukum I
tentang gerak sebagai berikut: “Setiap benda akan bergerak lurus beraturan atau diam,
jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda itu atau resultangaya yang
bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.”
DISKUSIKAN DALAM KELOMPOK
Lakukan percobaan berikut.
Letakkan selembar kertas HVS di atas meja yang licin, misalnya meja yang terbuat dari kaca.
Kemudian, di atas kertas letakkan benda yang cukup berat, misalnya gelas seperti pada
gambar dibawah. Kemudian, tariklah kertas tersebut perlahan-lahan. Apa yang
terjadi? Gelas ikut bergerak karena Anda memberikan gaya tarik secara terus-menerus dalam
waktu yang cukup lama. Sekarang, cobalah Anda menarik kertas tersebut dengan cepat dalam
sekali sentakan. Apa yang akan terjadi? Bagaimana kaitannya dengan hukum kelembaman
atau hukum I Newton.
?Sebelum ditarik
= 0
Bagaimana Sesudah
ditarik secara
perlahan dan cepat ?
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 10/30
9
Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus
dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa
benda.
Hukum IINewton
=∑
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
Hukum I adalah berkaitan dengan gerak suatu benda ketika resultan gaya yang
bekerja pada benda sama dengan nol (∑F = 0). Pada keadaan seperti ini, kecepatan bendaadalah tetap atau benda mengelami gerak lurus berurutan. Kita katakan bahwa benda tidak
mengalami percepatan atau percepatannya nol.
Bagaimana jika pada benda bekerja sebuah gaya saja atau beberapa gaya yang
resultannya tidak nol ? pada keadaan ini ternyata kecepatan benda selalu berubah. Kita
katakana bahwa benda mengalami percepatan. Jelas bahwa ada kaitan antara resultan gaya
dengan percepatan yang ditimbulkan. Kaitannya antara percepatan dan resultannya inilah
yang diselidiki oleh Newton, sehingga ia berhasil mencetuskan hukum keduanya tentang
gerak, yang dikenal sebagai hukum II Newton.
Hukum II Newton berbunyi sebagai berikut.
Secara matematis, Hukum II Newton dinyatakan sebagai
m adalah massa benda (kg). a adalah percepatan (−) dan ∑ adalah resultan yang
bekerja pada benda (N).
CONTOH SOAL
Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m didepan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang
sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s2. Agar tepat berhenti sebelum mengenai batu,
kendaraan tersebut harus direm dengan memberi gaya sebesar . . . .
A. 250 N D. 2000 N
B. 500 N E. 4000N
C. 1000 N
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 11/30
10
Strategi :
Mobil direm dianggap mengalami gerak lurus dengan perlambatan tetap, sehingga memenuhi
persamaan GLBB, antara lain = + 2a ∆ , dengan v = 0 karena kendaraan berhenti.
Persamaan ini kita dapat menentukan pelambatan a, selanjutnya hukun II Newton ∑ =
dapat digunakan untuk menetukan gaya F.
Jawab :
Masalah dapat disketsa seperti gambar berikut
= 10 m/s Behenti (= 10 m/s)
Awal Akhir
∆ = 25
= + 2a ∆
a =−
∆ =− () = -2,0 m/s2
∑ = ma (hukum II Newton)
= (500 kg) (-2,0 m/ss) = -1000 N
Jadi, gaya rem adalah = -1000N
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 12/30
11
DISKUSIKAN DALAM KELOMPOK
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
Lakukan percobaan berikut.
Judul:
Penyelidikan Pengaruh Gaya Terhadap Gerak Benda dan Penyelidikan Hukum II Newton
Tujuan:
1. Menyelidiki pengaruh gaya terhadap gerak benda
2. Menyelidiki hukum II Newton
Alat dan Bahan:
1. Kertas dinamik / Troli 1 buah
2. Pencatat Waktu 1 buah
3. Pita kertas secukupnya
4. Katrol pada penjepit 1 buah
5. Papan luncur/meja 1 buah
6. Catu daya / sumber tenaga 1 buah
7. Benang secukupnya
8. Beban gantung 50 gram dan 100 gram 2 buah
Langkah Kerja :
1. Susunlah alat-alat seperti gambar disamping. Ketika kereta dinamik bergerak karena
pengaruh gaya berat beban gantung 50 gram, gerakan tersebut akan terekam pada pita
kertas.
F= m g
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 13/30
12 MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
2.
Potonglah pita tersebut setiap sepuluh ketikan, kemudian tempelkan pada kertas
millimeter secara berurutan, mulai dari potongan paling pendek (awal) sampai
potongan paling panjang dan lukiskan grafiknya dengan cara menghubungkan titik-
titik teratas pada tiap potongan pita
3. Cara menetukan percepatan dari potongan pita
a. Tiap potongan menunjukan kecepatan. Misalnya, anda menggunakan
tegangan listrik PLN dengan frekuensi 50Hz, artinya terdapat 50 ketukan
(50 selang antar ketukan, dengan ketukan pertama tidak dihitung) dalam
waktu 1 s. hal itu juga berarti bahwa selang antar 2 ketukan secara
berurutan adalah 1/5 s.
Kecepatan tiap potongan = panjang pita dalam satu potongan / selangwaktu.
pada pita yang panjangnya 6cm terdapat 10 ketukan. Jadi, kecepatan tiap
potongan =6
=30/.
b. hitung kecepatan potongan pertama (V1) dan kecepatan potongan terakhir
(Vs) dengan cara seperti poin a.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Pita 1 Pita 2 Pita 3 Pita 4 pita 5
k
e
ce
p
a
t
a
n
contoh grafik potongan pita
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 14/30
13 MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
c. percepatan sama dengan peruahan kecepatan per selang waktu. Selang
waktu disini, dihitung dari ujung teratas pita pertama sampai ujung teratas
potongan pita terakhir. Misalkan, terdapat 5 potongan pita. Jadi selang
waktunya 4x
=0,8 s
= ∆ =
0.8
4.
ulangi percobaan pada poin 1 dan perhitungan seperti poin 2 untuk beban gantungan
100 gram.
Setelah melakukan percobaan dan menganalisis data diatas, jawablah pertanyaan berikut :
1.
berupa apakah garis hubung titik titik ujung potongan pita?2. percobaaan mana yang memiliki grafik kemiringan sudut yang paling besar?
percobaan 1 atau percobaan 2?
3.
berdasarkan jawaban no 2, percobaan mana yang mempunyai percepatan lebih besar?
4. Dengan demikian semakin besar gaya tarik (F = mg), percepatannya semakin ?
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 15/30
14
Penerapan Hukum
Newton
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
Berikut ini akan dibahas beberapa contoh penerapan Hukum Newton dalam
kehidupan sehari-hari.
1. Gaya Tekan Kaki pada Alas Lift
Tinjaulah seorang siswa yang berada di dalam sebuah lift yang diam. Oleh karena lift diam,
percepatannya nol (a = 0), berarti berlaku keseimbangan gaya.
∑ = N – mg = 0 dengan mg = w
∑ = 0 berarti: N – w = 0 (secara vektor)
sehingga besarnya,
N = w …............................................................................ (1.4)
Sebagai acuan, gaya normal N dan gaya berat w ini disebut juga sebagai gaya keseimbangan.
Persamaan (1.4) juga berlaku jika lift bergerak dengan percepatan tetap ke atas ataupun lift
bergerak dengan percepatan tetap ke bawah, mengapa demikian? Perhatikan Gambar (7)!
Seorang siswa berada di dalam sebuah lift yang sedang bergerak ke atas dengan percepatan a
Sebagai acuan, gaya-gaya searah dengan gerak lift adalah positif dan yang berlawanandengan arah gerak lift adalah negatif.
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 16/30
15
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
Menurut Hukum II Newton :
∑ = N – mg = ma
N = mg + ma ………………………………………………………..(1.5)
atauW’ = mg + ma............................................................(1.6)
Selanjutnya, perhatikan gambar (8)
Seorang siswa berada di dalam sebuah lift yang sedang
bergerak ke bawah dengan percepatan a dengan
menggunakan penalaran yang sama seperti saat lift
bergerak ke atas akan didapatkan berat beban (mg)
adalah positif dan gaya normal (N) adalah negatif. Oleh
karena gaya berat searah dengan arah gerak lift,
sedangkan gaya normal
berlawanan, berlaku:
∑ = mg - N = ma
N = mg – ma…………………………………………………..(1.7)
Atau
W’ = mg – ma…………………………………………………..(1.8)
Dari pembahasan di atas, diperoleh gaya-gaya searah dengan gerak lift adalah positif,
sedangkan gaya-gaya yang berlawanan arah dengan arah gerak lift adalah negatif. Seperti
yang ditunjukkan pada saat lift bergerak ke atas maka gaya normal (N) adalah positif,
sedangkan mg adalah negatif. Sebaliknuya, jika lift bergerak ke bawah, gaya mg menjadi positif dan gaya normal (N) menjadi negatif. Apabila lift bergerak dipercepat ke atas, gaya
normal bertambah.
Sebaliknya, gaya normal akan berkurang pada saat lift bergerak dipercepat ke bawah. Apa
yang akan terjadi jika lift bergerak dipercepat ke atas atau ke bawah?
Contoh soal 1
Seseorang bermassa 50 kg berdiri di dalam lift yang sedang bergerak ke atas dengan
percepatan 5 ms-2
. Jika percepatan gravitasi bumi adalah g = 10 ms-2
, berapakah gaya tekankaki orang tersebut pada alas lift itu?
Dengan menggunakan persamaan (1.5)
N = mg + ma
= (50kg) (10m−) + (50kg) (5m−)
= 750 newton
Jadi, gaya tekan kaki orang tersebut pada alas lift adalah 750 newton.
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 17/30
16MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
2. Gerak Benda pada Bidang Miring
Anda telah mempelajari sebuah benda yang disimpan di atas meja tidak akan jatuh. Hal ini
disebabkan oleh adanya gaya lain yang bekerja selain gaya berat (w = mg), yaitu gaya normal
(N). Arah gaya normal ini tegak lurus bidang sentuh. Perhatikan gambar (9)!
Gambar 9. Benda pada bidang miring
Sebuah balok bermassa m ditempatkan pada bidang miring licin. Misalkan, diambil sumbu
miring – x dan sumbu – y tegak lurus bidang miring. Komponen gaya berat (w = mg) pada:
Sumbu -x: wx = mg sin ………………………………………….(1.9)
Sumbu – y: wy = mg cos ……………………………… ………(1.10)
Oleh karena ∑ Fy = 0, dari uraian gaya-gaya diperoleh gaya normal (N), yaitu N - mg cos
N = mg cos .………………………………………………..(1.11)
Gaya yang menyebabkan balok bergerak adalah gaya yang sejajar dengan bidang miring,
yaitu gaya mg sin .
F = mg sin ......................................................(1.12)
Percepatan yang dialami oleh balok yang terletak pada bidang miring licin menjadi :
∑ Fx = ma…………………………………………………..…….(1.13)
dari persamaan (1.12) dan (1.13) diperoleh :
a = g sin ..........................................................(1.14)
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 18/30
17
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
Contoh soal 2
Sebuah balok ditempatkan pada bidang miring licin. Sudut kemiringan bidang dan horizontal
adalah 30o. Jika panjang bidang miring adalah 10 meter, tentukanlah waktu yang dibutuhkan
oleh benda tersebut saat tiba di ujung bidang miring! Penyelesaian
Diketahui: =30o, s = 10 meter
Percepatan yang dialami benda adalah
a = g sin
a = (10 ms-2) sin 30o
a = (10ms-2) (0,5)
a = 5ms-2
Waktu yang diperlukan oleh benda untuk sampai diujung bidang miring.
S =
10 = 5 −
10 = 2,5
= 4
t = 2 sekon
2. Gerak benda Yang Dihubungkan dengan Katrol
Perhatikan gambar (10)! Benda m1 dan m2 dihubungkan dengan seutas tali, dengan m1>m2.
Kemudian dihubungkan dengan sebuah katrol. Tali dianggap tidak ber massa dan katrol
dianggap licin.
Oleh karena m1>m2, benda m2 bergerak ke atas. Kedua benda
mempunyai nilai percepatan sama. Balok m1 bergerak ke bawah
sehingga untuk m1dengan arah ke bawah g berharga positif.
Tinjau benda :
g – T = a
T = g – a ……………………………(1.15) Tinjau benda :
T – g = a
T = g + a……………………………(1.16)
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 19/30
18
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
Anggap tidak ada gesekan antara tali dan katrol sehingga gaya tegangan di mana-mana
adalah sama. Dari persamaan (1.15) dan (1.16) akan diperoleh :
g – a = g + a
g – g = a + a
(-)g = ( +) a
= (−)( +) 1.17)
Jadi, percepatan yang dialami sistem memenuhi Persamaan (1.17).
Contoh soal 3
Dua balok
=2kg dan
= 5kg dihubungkan dengan katrol. Tidak ada gesekan antara m1
dan alasnya. Jika g =10m−, tentukanlah: (a). percepatan yang dialami oleh dan ; (b)
tegangan tali (T)!
Penyelesaian
Diketahui:
= 2kg
= 5kg
g = 10m −
a. Percepatan yang dialami m1 dan m2. Karena m2 > m1, diperoleh:
∑ = a
g –T = a
T = g - a…(*)
∑ = a
T = a…(**)
Substitusikan persamaan (*) ke (**)
a = g – a
a +
a =
g
( + )a = g
= ( ) = 5 10 −
(2 5) = 7.14m −
Jadi, percepatan yang dialami sistem adalah 7.14m −
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 20/30
19
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
b. Tegangan tali (T)
Tinjau benda :
g – T = a
T = g - a = (5kg) (10 m −
.) – (5kg) (7.14 m −
) = 14.3 N
Tinjau benda m1:
T = a = (2kg)( 7.14m −) = 14.3N
Jadi untuk menghitung gaya tegangan tali boleh ditinjau sebuah benda saja karena nilai kedua
acuan akan sama.
4. Gaya Kontak Antara Dua Benda
Dua benda = 2kg dan= 3kg seperti pada gambar disusun dan ditempatkan pada bidangdatar licin. Jika benda m1 didorong dengan gaya F= 10 N, besarnya gaya kontak antara benda
dan adalah F12 atau F21. Kedua sama besar, hanya berlawanan arah. Keduanyamerupakan gaya aksi-reaksi. Untuk lebih jelasnya, pelajari uraian berikut.
Tinjau sistem:
= = 10 (23) = 2 m −
Tinjau m1:
F – F21 = a
10N – F21 = (2 kg)( 2 m −)
F21 = 10N – 4N = 6N
Tinjau
: F12 =
a
= (3kg) (2 m −) = 6N
Jadi, kedua gaya tersebut besarnya sama, hanya berlawanan
arah sehingga dapat dikatakan: F21 = -F12
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 21/30
20
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
C Rangkuman
1. suatu benda dipengaruhi oleh gaya.
2. Menurut Hukum I Newton :
Jika resultan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengannol, benda tersebut mungkin tetap diam atau bergerak lurus beraturan.
Dirumuskan: ∑
3. Menurut Hukum II Newton:
“Percepatan yang timbul pada sebuah benda karena pengaruh suatu gaya
yang bekerja pada benda, besarnya berbanding lurus dengan gaya dan
berbanding terbalik dengan massa benda”.
Dirumuskan:
=
∑
4. Perhatikan gambar di bawah ini! Benda m1 dan m2 dihubungkan dengan
seutas tali, dengan m1>m2. Kemudian dihubungkan dengan sebuah katrol.
Tali dianggap tidak ber massa dan katrol dianggap licin.
Oleh karena m1>m2, maka benda m2 bergerak ke atas dan m1 bergerak ke
bawah dengan nilai percepatan sama.
= ( )( )
5. Sebuah benda yang meluncur ke bawah pada bidang miring dengan sudut
kemiringan mempunyai percepatan a = g sin
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 22/30
21
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
d Latihan / Tugas
1.
Gaya 50 N digunakan untuk menarik benda10 kg sepanjang suatu meja datar.
Jika gaya gesekan 15 N yang menghambat gerak bekerja pada benda itu, hitung:a. resultan gaya benda itu.
b. Percepatan benda.
2. Dua buah benda m1 dan m2 tersusun seperti gambar di bawah ini, m1=1kg dan
m2=2kg. Jika massa tali dan massa katrol, diabaikan dan tidak ada gesekan antara tali
dan katrol, tentukan percepatan yang dialami oleh masing-masing benda! (g = 10ms-
2).
3.
Tiga benda masing-masing m1 = 1kg, m2 = 2kg, dan m3 = 3kg berada pada bidangdatar licin, dihubungkan dengan tali seperti pada gambar berikut. Kemudian, sistem
tersebut ditarik dengan gaya 24 N. Tentukanlah besarnya tegangan tali T1 dan T2!
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 23/30
22
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
4. Sebuah balok kecil bermassa m berada diam di atas sebuah bidang miring berbentuk
segitiga bermassa M yang juga diam di atas bidang horizontal (lihat gambar). Semua
permukaan dianggap licin. Tentukan:
a. Besar gaya F yang harus diberikan pada massa M agar balok m tidak bergerak dan
tetap berada di atas balok segitiga M. b.
Besar gaya F jika = 9 0° c.
Jika sekarang permukaan antara massa m dan bidang segitiga M memiliki
koefisien garis statis , Tentukan gaya F minimal agar massa m mulai bergerak.
(Penuntun: Balok m tidak bergerak terhadap bidang M jika aM=am =a dan untuk m
berlaku ∑ = 0)
5. Seseorang ber massa 50kg berada di dalam sebuah lift yang sedang bergerakdengan percepatan 5ms-2 ke bawah. Tentukanlah tekanan kaki orangterhadap alas lift! (g=10ms-2).
f Tes Mandiri
1. Sebuah gaya F diberikan pada benda ber massa m1 dan menghasilkan percepatan 3m/s2.
Gaya yang sama diberikan pada benda ber massa m2 dan menghasilkan percepatan 1m/s2.
(a) Berapakah nilai ratio m1/m2? (b) Jika m1 dan m2 digabung, berapakah percepatan
yang dihasilkan oleh gaya F?
2. Sebuah benda dengan massa 3 kg bergerak dengan kelajuan 10m/s dalam waktu 5s pada
suatu jalan lurus. Berapakah besar gaya yang mempercepat gerak benda ini?
3.
Sebuah benda bermassa 5kg (g = 9,8 ms-2) digantungkan dengan seutas tali, Tentukanlah
gaya tegangan tali pada saat itu sistem dalam keadaan diam.
m
F
M
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 24/30
23
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
4. Pada suatu saat gaya hambatan udara 250 N bekerja pada seorang penerjun payung. Jika
massa penerjun payung berikut payungnya 75 kg, berapa percepatan jatuh ke bawah yang
dialami penerjun pada saat itu?
5.
Sebuah lokomotif (kepala kereta api) yang bermassa 8000 kg mampu menarik gerbongyang bermassa 40.000 kg dengan percepatan tetap 1.2 /. Jika lokomotif digunakan
untuk menarik gerbong yang bermassa 16.000 kg, berapa percepatan yang dihasilkannya?
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 25/30
24
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
BAB III
EVALUASI
Jawabah pertanyaan dengan benar
Soal evaluasi
1. Sebuah gaya F yang dikerjakan pada benda bermassa m menghasilkan percepatan 4
/. Gaya yang sama jika dikerjakan pada benda kedua bermassa menghasilkan
percepatan 12 /
(a) Berapa nilai / ?
(b) Berapa percepatan yang dihasilkan F jika dan digabung?
2.
Sebuah mobil yang bermassa 1000 kg bergerak dari keadaan diam dengan percepatankonstan ke lajuan 10 m/s dalam waktu 5 menit pada suatu jalan lurus. Berapakah
besar gaya yang diperlukan untuk mempercepat mobil tersebut?
3. Dua buah benda m1 dan m2 tersusun seperti gambar di bawah ini, m1= 10kg dan m2=
12kg. Jika massa tali dan massa katrol, diabaikan dan koefisien gesekan kinetik antara
tali dan katrol, tentukan : (a) tegangan tali, (b) percepatan yang dialami oleh masing-
masing benda! (g = 10ms-2).
4. Seorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah
dengan percepatan 3 ms-2, desakan kaki orang pada lantai lift adalah?
5. Tentukan gaya yang dikerjakan A pada B
Dan gaya yang dikerjakan B pada tembok
(lihat gambar).
A
B
20 N
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 26/30
25
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
BAB IV
PENUTUP
A. TINDAK LANJUT
Jawablah semua tes tertulis dan jawablah pertanyaan pada diskusi kelompok. Kemudian
cocokan pada kunci jawaban. Apabila benar semua maka pemahaman anda 100 %.
Apabila salah satu, maka pemahaman Anda 80%, apabila salah dua, maka pemahaman
Anda 60%, Apabila salah tiga, maka pemahaman Anda 40%, apabila salah empat, maka
pemahaman Anda 20%, dan apabila salah semua, maka pemahaman Anda 0%. Apabila
anda mendapat hasil minimal 80% maka anda dinyatakan lulus dan dipersilahkan untuk
melajutkan modul berikutnya. Apabila mendapat hasil di bawah 80 %, mak anda diminta
untuk membaca dan memahami isi modul dan mengerjakan tes terulis lagi.
B. HARAPAN
Modul ini bukanlah satu-satunya bahan ajar untuk peserta didik. Untuk melengkapi
pengetahuan fisika tentang hukum newton maka disarankan untuk membaca buku teks
fisika. Semoga modul ini dapat menyajikan materi pelajaran secara menarik dan
menyenangkan, sehingga proses pembelajaran bisa berlangsung efektif dan efisien.
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 27/30
26
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
GLOSARIUM
ISTILAH KETERANGAN
Kelembaman.
Mempertahankan dalam keadaan semulabaik dalam keadaan bergerak maupundiam
Gaya Merupakan besaran vektor yangmempunyai nilai besar dan arah, misalnyaberat mempunyai nilai 10 m/dt2 arahnyamenuju kepusat bumi
Gaya Normal Gaya yang ditimbulkan oleh suatu benda
padasuatu bidang dan bidang memberikangaya reaksi yang besarnya sama denganberat benda yang arahnya tegak lurusbidang.
Percepatan Merupakan vektor yang dapatmenyebabkan kecepatan berubah seiringperubahan waktu
Massa Merupakan gaya yang disebabkan adanyatarikan bumi, sehingga arahnya menuju kepusatdan besarnya merupakan perkalianantara massa dan percepatan grafitasi.
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 28/30
27
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
DAFTAR PUSTAKA
Achmadi, Drs. Hainur Rasjid.2004. Kode fis.07 Hukum Newton.Jakarta : Departemen
Pendidikan
Nasional.
Gianoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Lima Jilid1. Jakarta: Erlangga
Halliday, D., Resnick, R. 1994. Physics, terjemahan: Pantur Silaban dan Erwin Sucipto.
Jakarta:Erlangga.
Kanginan Marthen. 2013. FISIKA 1 untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Erlangga.
Seran Daton, Goris, dkk. 2007. Fisika Untuk SMA/MA kelas X .Jakarta : Grasindo
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 29/30
28
MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)
KUNCI JAWABAN
LATIHAN/TUGAS :
1. a. 35 N
b.
3.5 /
2. 3.33 /
3. 3 N dan 5,5 N
4. a. = ( ) tan
b. ∞
c. = ( ) i+coco−i
5. 250 N
TES MANDIRI :
1.
(a) 1/3
(b) 0,75 m/s2
2.
6N
3.
50 N dan 76 N
4. 6,67
5. 2,4
SOAL EVALUASI
1. a. 3/1 b. 3
2. 2000 N
3. a. 107 N b. 0,89 m/s
4. 420 N
5. = 20 = 20
7/21/2019 Modul Hukum Newton
http://slidepdf.com/reader/full/modul-hukum-newton 30/30