Download - DINAMIKA GERAK LURUS

Transcript

DINAMIKA GERAK LURUS

Disusun oleh : (1415011008)

Fadhel Dzaki A S (1415011052)

Fara Dwila Tirtiana (1415011056)

Heni Nur Luthfiyani (1415011068)

Jesicha Nainggolan (1415011076)

Nur Syahidah Aini (1415011114)

Syahri AR (1415011136)

Program Studi : Teknik Sipil

Mata Kuliah : Fisika Teknik

Dosen : Amril Ma’ruf Siregar, S.T., M.T.

\

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

Bandar Lampung

KATA  PENGANTAR

Segala puji bagi TuhanYang Maha Esa sehingga kami dapat menyelesaikan makalah

ini. Tanpa pertolongan Nya mungkin kami tidak sanggup menyelesaikan dengan baik.

Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang DINAMIKA

GERAK LURUS , yang kami sajikan berdasarkan dari berbagai sumber.

Makalah ini memuat tentang “DINAMIKA GERAK LURUS”. Makalah ini mungkin

kurang sempurna, tapi memiliki detail yang cukup jelas bagi pembaca.

Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca.

Kami menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih banyak kekurangannya. Oleh

karena itu, kami mengharapkan kritik untuk kesempurnaan makalah kami ini. Terima

kasih.

Bandar Lampung, 23 Agustus 2015

Tim Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL…...............................................................................................i

KATA PENGANTAR................................................................................................ii

DAFTAR ISI...............................................................................................................iii

I PENDAHULUAN....................................................................................................1

1.1. Latar Belakang........................................................................................1

1.2. Rumusan Masalah....................................................................................2

1.3. Tujuan dan Manfaat.................................................................................2

II TINJAUAN PUSTAKA.........................................................................................3

2.1. Pengertian dan Materi Getaran................................................................3

2.2. Pengertian dan Materi Gelombang..........................................................6

III CONTOH KASUS DAN PENYELESAIAN ................................................... 14

3.1. Contoh Soal Terkait Getaran................................................................ 14

3.2. Contoh Soal Terkait Gelombang.......................................................... 16

IV PENUTUP........................................................................................................... 20

4.1. Kesimpulan........................................................................................... 20

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak terjadi peristiwa-peristiwa yang

berhubungan dengan pengetahuan baik yang bermanfaat maupun yang tidak

bermanfaat. Namun hal tersebut tidak kita sadari bagaimana cara mengembangkan

peristiwa-peristiwa yang bermanfaat bagi kehidupan kita. Salah satu dari ilmu

pengetahuan tersebut adalah ilmu fisiska, dimana ilmu fisika tersebut sangat

bermanfaat bagi kehidupan kita sehari-hari dalam melakukan suatu aktivitas, contoh

ilmu fisika yang mempunyai hubungan yang sangat erat dengan usaha manusia

untuk mempelajari gejala alam. Setelah gejala alam diketahui, maka dipikirkan

bagaimana cara pemanfaatannya di dunia nyata atau kehidupan sehari-hari , kajian

ilmu fisika sangat sering muncul dalam terjadinya suatu peristiwa, misalnya sebuah

mobil yang melakukan pengereman dan lain-lain, memindahkan sebuah

barang/benda ketempat lain. Peristiwa-peristiwa ini tentunya menimbulkan banyak

pertanyaan bagi kita jika kita kaitkan dengan ilmu fisika.

Disini kita akan membahas bagaimana caranya kita menerapkan pertanyaan-

pertanyaan yang ada dipkiran kita dengan mempelajari materi-materi fisika. Dalam

makalah ini kami akan menjelaskan tentang perbedaan besaran pokok dan besaran

turunan beserta satuan dan dimensinya serta memprediksi dimensi suatu besaran

melakukan analisis, dan melakukan penjumlahan dan perkalian vektor dan

menerapakannya dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam ilmu fisika dikenal adanya Dinamika gerak lurus. Pada dinamika gerak

lurus   berlaku hukum dari ilmuwan fisika yang terkenal Isaac Newton yaitu Hukum

Newton 1, Hukum Newton II dan Hukum Newton III. Kita bisa membayangkan

betapa pintarnya seorang Isaac Newton yang sudah bisa menentukan perhitungan

(rumus) gaya pada suatu benda yang bergerak lama sebelum jaman sudah canggih

seperti sekarang ini. Padahal orang-orang zaman sekarang yang sudah didukung oleh

teknologi dan peralatan yang canggih serba komputerisasi tidak bisa melakukan

perhitungan terhadap rumus yagn sudah dibuat oleh Newton tersebut. Prinsip

dasarnya materi ini bisa kita pahami dari adanya benda yang beregrak dan benda

tersebut membutuhkan gaya untuk menggerakkannya. Pada berbagai kondisi

ternyata terdapat beberapa pengembangan rumus seperti misalnya benda yang

bergerak pada bidang datar tidak sama denganbenda yang bergerak pada bidang

miring. Atau bidang yang licin dengan bidang yang kasar.

I.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka ada beberapa rumusan masalah yang dapat

paparkan sebagai berikut :

1. Apa pengertian Dinamika Gerak Lurus ?

2. Apa pengertian dari hukum newton ?

3. Bagaimana menerapkan konsep pada hukum newton ?

Dinamika adalah cabang fisika yang mempelajari gerak dan perubahan gerak suatu benda dengan memperhatikan sebab-sebab dari gerak tersebut.

Dinamika: Ilmu yang mempelajari gerak suatu benda dengan meninjau penyebabnya.  

Yang menyebabkan benda bergerak adalah gaya. Konsep gaya pertama kali di selidiki oleh Newton yang kemudian dikenal dengan hukum Newton yang terdiri dari: 

1.Hukum I Newton (Hukum Kelembaman)

Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetapn atau benda yang bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan. 

Σ F = 0 

Σ F = jumlah gaya 

Bila Σ F = 0. maka ada dua kemungkinan yaitu: 

1. Benda dalam keadaan diam atau 

2. Benda bergerak lurus beraturan 

2.Hukum II Newton (Hukum tentang gerak) 

Percepatan suatu benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massa benda itu. 

Σ F = ma 

Σ F = jumlah gaya( N, dyne) 

m = massa benda( kg, gram) 

a = percepatan( m/s2, cm/s2) 

Pengertian massa dan berat 

Massa suatu benda merupakan banyaknya materi yang dimiliki benda dan besarnya tetap. 

Berat benda(w) di bumi adalah gaya tarik gravitasi yang dilakukan oleh bumi pada benda dengan arah ke pusat bumi W= mg sehingga besarnya tidak tetap karena tergantung dari g. 

3Hukum Newton III(Hukum Aksi-Reaksi) 

Bila benda A mengerjakan gaya pada benda B maka benda B mengerjakan gaya pada benda A sama besra tetapi berlawanan arah. 

Sifat-sifat pasangan gaya aksi-reaksi 

Besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan  Terletak pada satu garis kerja dan bekerja pada dua benda yang

berbeda. 

Contoh: 

Pasangan gaya aksi reaksi adalah T dan -T' 

` T = -T' 

T dan w bukan gaya aksi reaksi karena bekerja pada satu benda. 

Penerapan Hukum Newton  

1. Pada Lift 

a) Lift dalam keadaan diam/ bergerak dengan kecepatan tetap. 

Σ F= 0 

N-W= 0 

N = W 

W= mg = berat orang 

N= gaya tekan normal 

b) Lift dipercepat ke atas 

Σ F= m (-a) 

N-W = ma 

N= ma + w 

c)lift dipercepat ke bawah 

Σ F= ma 

W-N = ma 

N= W- ma 

Catatan: ambil kea rah atas positif dank e bawah negative. 

2. Pada benda yang digantung dengan seutas tali melalui katrol 

gambar 

massa katrol diabaikan (mk = 0) 

misalkan W2>W1 jadi, 

T1 - W1 = m1a (m1 bergerak ke atas) 

T1 = W1 + m1a 

T2 - W2 = m2(-a) 

(m2 bergerak ke bawah) 

T2 = W2 - m2a 

T1 = T2 (katrol tidak bermassa) 

W1 + m1a = W2 - m2a 

a = 

T1 & T2 = tegangan tali 

3. Dua benda bergandengan pada lantai licin 

gambar 

F – F12 + F21 = (m1 + m2) 

Karena F12 = F21 pasangan gaya aksi reaksi 

Maka : F = (m1 + m2) 

F21 = m2 a 

F- F12 = m1a 

4. Benda digantung pada seutas tali 

gambar 

T1sin β + T2 sin α = W = 0 

ΣFx = ) 

T1 cos β - T2 cos α = 0 

Untuk mencari T1 dan T2 dapat digunakan rumus tingkat : 

atau 

catatan : perhatikan posisi sudut α dan β 

sudut α dihadapan T1  sudut β dihadapan T2 

Contoh Soal:  

1. Sebuah Benda massa 2 kg, mula-mula dalam keadaan diam pada lantai datar yang licin, kemudian ditarik oleh gaya konstan 20 N dengan arah mendatar selama 2 sekon. 

Tentukan: 

1. Percepatan benda 

2. Jarak yang ditempuh 

Penyelesaian: 

Diketahui: m = 2 kg 

Vo = 0 

F = 20 N 

T = 2 s 

Ditanya: 

1. a = ? 2. s = ? 

Jawab: Pada Soal ini tidak disebutkan koefisien gesekan, karena itu kita anggap fs dan fk = 0. 

1. F = m . a 

a = F/m = 20/2 = 10 m/s2 

2. S = Vo . t + ½ at2 

S = 0 . 2 + 1/2 . 10 (2)2 

S = 20 m 

1. Seseorang yang massanya 50 kg berada dalam sebuah lift. Lift bergerak dengan percepatan 5 m/s2 (g = 10 m/s2). Hitung gaya tekan normal orang terhadap lantai lift bila: 

1. Lift dipercepat keatas 2. Lift dipercepat kebawah 

Penyelesaian: 

Diketahui: m = 50 kg 

g = 10 m/s2 

a = 5 m/s2 

Ditanya: N = ? 

3. Dipercepat keatas 4. Dipercepat kebawah 

Jawab: 

5. Lift dipercepat keatas (a>0) 

N – W = m.a 

N = m.a + m.g 

N = 50.5 + 50.10 = 750 N 

6. Lift dipercepat kebawah 

N – W = m.(-a) 

N = W - m.a = m.g – m.a 

N = 50.10 – 10.5 = 250 N 

2. Dua buah benda A dan B dengan massa masing-masing 4 kg dan 6 kg seperti gambar. Kedua balok berada pada ketinggian yang sama (16 m). 

Jika massa tali dan katrol diabaikan, g = 10 m/s2, maka hitunglah: 

1. Percepatan system 2. Tegangan tali 3. Waktu yang diperlukan benda B untuk sampai di tanah 

Penyelesaian: 

Diketahui: mA = 4 kg 

mB = 6 kg 

g = 10 m/s2 

h = 16 m 

Vo = 0 (benda mula-mula diam) 

Ditanya: 

1. a = ? 2. T = ? 3. t = ? 

Jawab: 

1. karena mB>mA 

maka: a =. g 

a == 2 m/s 

1. T = WB – mB.a 

T = 6.10 – 6.2 = 48 N 

1. h = Vo.t + ½ at2 

16 = t2 

t = 4 s. 

1. Sebuah benda dengan m = 10 kg digantung dengan 2 utas tali seperti gambar. Bila benda dalam keadaan setimbang. Hitunglah: 

2. T = ? 3. T1 dan T2 

Penyelesaian: 

Lihat gambar dibawah ini: 

Dari gambar diatas, sudut di hadapan T1 = 45o, sudut di hadapan T2 = 30o dan (45o+ 30o) 

1. Mencari T 

Karena benda diam, maka: 

T – W = 0 

T = W = m.g = 100 N 

1. Mencari T1 dan T2 gunakan rumus sinus: 

T1 = . cos 

= N 

Selanjutnya untuk mencari T2 dapat dipakai rumus: 

T2 cos 45o = T1 cos 30o 

T2 = T1 . 

= N 

1. Gaya F = 20 N bekerja pada sebuah benda dengan membentuk sudut 30o dengan arah mendatar seperti gambar di samping. Bila besar koefisien gesekan 0,2 dan massa benda 2 kg serta g = 10 m/s2. 

Hitunglah: 

1. Besar gaya gesekan 2. Percepatan benda 

Penyelesaian: 

Diketahui: m = 2 kg 

F = 20 N 

30o 

g = 10 m/s2 

Ditanya: 

3. f = ? 4. a = ? 

Jawab: 

5. N = W + Fy (perhatikan arah gaya F menekan benda) 

N = m.g + F sin 

N = 2.10 + 20.sin 30o 

N = 30 N 

f = N = 0,2 . 30 = 6 N 

6. = m.a 

Fx – f = m.a 

F cos 30o – 6 = 2a 

20.1/2 - 6 = 2a 

10- 6 = 2a 

a = 5,5 m/s2 

Contoh Soal:

Seseorang mendorong lemari kotak dengan gaya sebesar 100 N bila diketahui massa lemari 80 kg.  Maka berapakah percepatan yang dihasilkan apabila tidak ada gaya lain yang mempemgaruhi benda tersebut?

Jawab:

Diketahui:m   = 80 kgF    = 100 N

Ditanyakan:a    =…………..m/s2

Penyelesaian:F    = m. a

            m   = F / a            m   = 100 / 80            m   = 1,25 kg

Hukum Newton ISecara sederhana hukum Newton I menyatakan bahwa suatu benda tidak akan bergerak selama gaya yang bekerja padanya adalah nol atau suatu benda yang bergerak lurus akan tetap bergerak jika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi. Terus bagaimana dengan suatu benda yang kita dorong akan berhenti sendiri tidak lama setelah kita dorong, padahal benda tersebut sudah kita lepaskan dan tidak ada orang lain lagi yang memberikan gaya untuk menghentikannya. Ternyata di bumi ini benda yang bergerak akan selalu dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Dan juga gaya yang ditimbulkan oleh bidang yang tidak licin (gaya gesek) akan mengurangi gaya yang ada pada benda yang bergerak pada bidang kasar. Inilah sebabnya mengapa benda yang kita dorong akan berhenti sendiri.Rumus Hukum Newton I : ΣF = 0Keterangan :ΣF = Gaya Total

Gambar Hukum Newton 1

Hukum Newton IIPada hukum newton yang kedua ini dipengaruhi oleh adanya percepatan benda (a).Rumus Hukum Newton II : F = m. aKeterangan :F = Gaya (Newton)a = Percepatan bendam = massa benda

Gambar Hukum Newton 2

Hukum Newton IIIMakna dari hukum Newton III ini adalah bahwa jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka benda lain tersebut akan mengerjakan gaya yang sama besar padanya secara berlawanan arah. Atau dengan kata lain bahwa tidak ada gaya yang timbul itu sendirian, melainkan setiap gaya yang timbul akan menimbulkan gaya lain yang sama besar tetapi berlawanan arah. Sebagai contoh jika anda mendorong sebuah dinding, maka semakin kuat anda mendorong dinding tersebut maka semakin kuat pula dinding akan mendorong anda. Secara matematis rumus dari hukum newton ketiga ini adalah sbb :F aksi = - F reaksiw = m. g ---> rumus gaya beratKeterangan :F aksi = Gaya mula-mulaF reaksi = Gaya yang timbul karena F aksiw = Gaya berat yang terpengaruh gravitasi

m = massa bendag = gravitasi bumi

Gambar Hukum Newton 3

Hukum Newton tentang GerakDalam pembahasan terdahulu sudah dibahas tentang gerak tanpa menghiraukan apa penyebab gerak itu sendiri. Dalam kesempatan ini saya akan sedikit menguraikan tentang gerak bila ditinjau dari penyebabnya.Pembahasan tentang gerak dengan melihat penyebabnya diuraikan dalam teori Newton tentang gerak yang disebut dengan Hukum Newton.

 A. Hukum ke-1 Newton :Hukum ini sering disebut dengan Hukum Kelembaman yaitu kecendrungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan dirinya seperti keadaannya semula, yaitu jika benda dalam keadaan diam maka cendrung tetap diam dan jika sedang bergerak lurus beraturan akan cendrung untuk terus bergerak lurus berturan selama tidak ada gaya lain yang mempengaruhinya dari luar. Dalam hal ini Resultan gaya yang bekerja pada benda harus sama dengan nol (F = 0)

B. Hukum ke-2 NewtonHukum ke-2 Newton ini menjelaskan tentang percepatan yang dialami oleh sebuah benda ketika benda ini diberi gaya.Menurut Hukum ke-2 Newton " Percepatan yang dialami oleh sebuah benda sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda dan berbanding terbalik dengan massa benda itu sendiri ". atau secara matematika dapat dirumuskan sbb :

F = m aKeterangan : F : Beasarnya Gaya ............. (newton)m : massa benda ................. (kg)a : percepatan ...................... (m/s2)Contoh : 1Jika sebuah benda yang massanya 25 kg ditarik dengan gaya 100 N sejajar lantai, (anggap lantainya licin) Berapakah percepatan yang akan dialami oleh benda ?Diketahui :m = 25 kgF = 100 NDitanya : a ........... ?F = m a100 = 25 aa = 100 /25a = 4 m/s2 

Contoh : 2Benda yang massanya 25 kg ditarik dengan gaya 100 N yang arahnya mengapit sudut 60 dengan lantai, hitunglah percepatan yang dialami oleh benda !Diketahui :m = 25 kgF = 100 Nα = 60ºDitanya : a ......... ?F Cos α = m a100 Cos 60º = 25 . a100 . 0,5 = 25 . a50 = 25 . aa = 50 / 25a = 2 m/s2

C. Hukum ke-3 NewtonHukum ke-3 Newton ini sering juga disebut Hukum Aksi Reaksi, maksudnya jika benda satu melakukan gaya aksi terhadap benda dua, maka benda dua akan melakukan gaya reaksi terhadap benda satu untuk mengimbanginya. Pada kejadian seperti ini besarnya gaya aksi sama dengan gaya reaksi.atau :

Faksi = Freaksi

Hukum Newton 1 2 3:

Hukum 1 Newton Hukum Newton ini berbunyi "Jika resultan gaya yang bekerja pada benda yang sama dengan nol,maka benda yang mula2 diam akan tetap diam. Benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap lurus

beraturan" Sehingga rumus bisa kita tuliskan sebagai berikut: 

Contohnya: 

Contoh: - Penumpang akan serasa terdorong kedepan saat mobil yang bergerak cepat direm mendadak. - Koin yang berada di atas kertas di meja akan tetap disana ketika kertas ditarik secara cepat.

Hukum 2 Newton Bunyi hukum ke-2 Newton adalah “Perceoatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan masa benda" Dan persamaannya adalah: 

Penerapan hukum 2 newton ini adalah Mobil yang melaju dijalan raya akan mendapatkan percepatan yang sebanding dengan gaya dan berbading terbalik dengan massa mobil tersebut. 

Hukum 3 Newton Untuk hukum ke 3 Neton ini berbunyi "Jika benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan" Contohnya: Mendorong mobil, gaya tarik menarik magnet. 

Hukum Newton adalah hukum tentang gaya pada suatu

benda yang di temukan dan dikemukakan oleh Sir Isaac Newton. Hukum newton ini disebut juga dengan tiga hukum gerak monumental yang kemudian dikembangkan beliau dalam bukunya yaitu Mathematical Principles of Natural Philosopy (The Principia).

Newton juga mendapatkan inspirasi tentang gaya gravitasi setelah beliau tertimpa apel yang jatuh tepat dikepalanya saat ia sedang duduk di bawah pohon apel pada tahun 1665. Peristiwa ini menyadarkan beliau bahwa gaya juga mempengaruhi gerakan bulan. Selengkapnya Silahkan baca Biografi Sir Isaac Newton.Hukum-Hukum Newton antara lain :

A. Hukum I Newton

Ilustrasi : Mobil Berhenti karena direm

Hukum I Newton Berisi bahwa “Sebuah benda diam cenderung  terus diam, benda bergerak terus bergerak lurus dengan laju tetap sampai ada gaya yang mempengaruhinya.”

maksud dari hukum ini adalah bahwa benda yang diam maka akan terus diam dan tidak akan bergerak sampai ada gaya (tarikan dan dorongan) yang membuatnya bergerak dan benda yang bergerak akan terus bergerak dan akan diam jika ada gaya yang mempengaruhinya untuk diam.

Contoh hukum I newton : Contohnya adalah saat mobil yang sedang berjalan kemudian direm maka mobil itu akan berhenti. Mobil itu berhenti karena ada gaya yang mempengaruhinya yaitu gaya gesek. Dan bola yang tadinya diam saat ditendang maka ia akan bergerak. Bola tersebut bergerak karena adanya gaya dorong yang diakibatkan dari

tendangan tersebut maka ia akan bergerak.

Hukum I Newton ini disebut juga dengan hukum kelembaman atau inersia. Apa itu inersia atau kelembaman? Inersia terjadi saat kita berada didalam kendaraan yang bergerak dan kemudian dihentikan secara tiba-tiba. Maka kita akan terdorong kedepan. Hal ini terjadi karena kita juga memiliki percepatan yang sama dengan mobil namun saat mobil berhenti karena gaya gesek yang dihasilkan rem namun kita tidak berhenti karena tidak ada gaya yang membuat kita berhenti. Sehingga kita terdorong kedepan. Inilah yang membuat pengendara terluka pada saat kecelakaan. Oleh karena itu dibuatlah sabuk pengaman untuk mengurangi inersia agar pengendara aman dari benturan akibat inersia.

B. Hukum II Newton

Mobil kiri lebih cepat lajunya, karena bermassa lebih kecil.

Hukum II Newton berbunyi “ Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu benda semakin besar percepatannya, tetapi semakin besar massa benda semakin besar perlambatannya.”

Pada mobil yang bergerak pada kecepatan 20 km/jam kemudian digas maka mobil tersebut akan melaju dengan lebih cepat. Hal ini terjadi karena adanya gaya dorong yang lebih besar dihasilkan oleh mesin saat digas. Ini merupakan contoh hukum newton yang kedua.

Hubungan antara gaya, massa, dan percepatan dapat dituliskan oleh rumus :

f = m x a

Dengan :f = Gayam = Massaa = Percepatan

Gaya resultan yang bekerja sesuai dengan jumlah perubahan momentum yang dihasilkan benda. Apa itu momentum ? momentum adalah hasil kali antara massa benda dengan keceptannya, jadi :

Gaya = perubahan momentum     Perubahan waktu

AtauF = mv1 - mv0 = m (v1 - v0) = m.a              t                      t

dengan :v0 = Kecepatan awalv1 = Kecepatan akhirp   = momentumt    = waktu

C. Hukum III Newton

Bola yang dilempar ketanah akan dipantulkan kembali.

Hukum III Newton berbunyi  “ Pada saat suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga melepaskan gaya yang sama tapi melawan arah gaya benda pertama.”

Cobalah melemparkan sebuah bola ditembok, maka bola

tersebut akan memantul dengan besar gaya yang sama. Ini merupakan aplikasi Hukum newton ketiga.  Hukum III Newton ini disebut juga hukum aksi reaksi. Setiap hari kita pasti mengalami gaya aksi reaksi karena gaya selalu berpasangan dan tidak ada gaya yang tunggal.

- See more at: http://sainsforhuman.blogspot.com/2014/05/hukum-hukum-

newton-dan-contohnya.html#sthash.fHg3WCGr.dpuf

Hukum I Newton

1. Tentukan besar gaya normal yang dikerjakan lantai pada benda seperti gambar bila massa benda 10 kg.

Pembahasan :Untuk membahas soal tentang gerak, selalu analisis arah gerak dan komponen gaya yang bekerja pada benda. Pada gambar, benda tidak bergerak baik pada arah horizontal (sumbu x) maupun arah vertikal (sumbu y). Oleh karena itu, berlaku hukum I Newton. Untuk membantu menganalisis soal, gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut seperti berikut :

Karena gaya normal N merupakan gaya yang bekerja pada sumbu y, maka tinjau gerak vertikal saja. Dari gambar jelas terlihat bahwa gaya normal N dan gaya berat W memiliki arah yang berlawanan, sehingga :

N - W = 0N = WN = m g = 10 (10) = 100 N.

2. Tentukan besar gaya normal yang dikerjakan lantai pada benda seperti gambar dengan massa benda 5 kg.

Pembahasan :Pada soal, benda tidak mengalami gerak baik pada sumbu x maupun sumbu y. Oleh karena itu juga berlaku hukum I Newton.

Dari gambar di atas dijelaskan bahwa gaya 10 N yang bekerja dengan sudut 53 derajat terlebih dahulu diuraikan menjadi Fx dan Fy. Karena kita hendak menhitung gaya normal N, maka yang kita tinjau adalah

gaya-gaya yang bekerja pada sumbu y. Dengan begitu Fx tidak perlu dihitung. Maka gambarnya akan menjadi seperti ini :

3. Pada gambar diketahui massa benda 2 kg. Hitunglah gaya normal yang dilakukan dinding pada benda.

Pembahasan :Benda tidak bergerak maka berlaku hukum I Newton. Sama seperti soal

1 dan 2, terlebih dahulu gambar gaya-gaya yang bekerja pada benda kemudian uraikan gaya 15 N menjadi Fx dan Fy seperti gambar berikut :

Karena gaya normal N yang dilakukan dinding dalam arah mendatar (sumbu x), maka yang kita tinjau adalah gaya-gaya pada sumbu x, sehingga dapat disederhanakan menjadi seperti ini :

Pada saat kita mengendarai sepeda motor. Pada awalnya sepeda motor dalam keadaan diam.

Kemudian mesin motor dinyalakan dan gas ditarik maka sepeda motor akan bergerak ke depan.

Semakin besar kita menarik gas maka sepeda motor akan bergerak semakin cepat.

Menurut Newton “percepatan yang dimilki benda bergerak akan sebanding dengan resultan

gaya yang diberikan dan berbanding terbalik dengan massa benda” pernyataan tersebut dikenal

dengan hukum II Newton.

Hukum II Newton dapat dituliskan 

ΣF = m a dan a = ΣF/m, 

Dengan :

ΣF = resultan gaya (Newton)

m = massa benda (kg)

a = percepatan benda (m/s2)

Jika ada gaya gesek (fg) yang bekerja pada bend maka persamaan di atas tidak berlaku lagi.

Percepatan benda apabila aa gaya gesek dituliskan :

F – fg = m a

Apabila kita mendorong dua buah balok dengan gaya yang sama. Dimana massa balok kedua

adalah dua kali massa balok pertama. Berdasarkan prinsip hukum II Newton balok pertama akan

memiliki percepatan yang lebih besar daripada percepatan balok kedua.

Aplikasi hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari :

1. Mengambil air dari dalam sumur menggunakan katrol.

Pada saat mengambil air dari dalam sumur kita memberikan gaya pada katrol dengan menarik

tali yang menhubungkan katrol. Gaya inilah yang akan menggerakkan katrol, seperti yang

ditunjukka pada gambar di atas.

2. Lift yang bergerak naik turun

Sebelum bergerak baik naik maupun turun lift dalam keadaan diam. Kemudian lift diberi gaya

yang mengakibatkan lift mengalami percepatan.

Contoh soal hukum II Newton :

1. Sebuah balok dengan massa 1 kg yang awalnya diam, diberi gaya 1 Newton sehingga balok

bergerak dengan kecepatan 10 m/s selama 2 detik. Tentukan percepatan balok selama bergerak

!

Diketahui :

m : 10 kg

t = 2 s

v1 = 0 m/s

v2 = 10 m/s

F = 1 N

a = Δv/Δt = 10/2 = 5 m/s2

ditanya : 

a . . . ?

jawab :

a = ΣF/m

a = 1/1

a = 1 m/s2

2. Sebuah benda bermassa 2 kg ditarik dengan gaya 15 Newton searah dengan gerak benda.

Tentukan percepatan benda jika gaya gesekan antara benda dan lantai 1 Newton !

Diketahui :

m : 2 kg

F = 15 N

fg : 1 N

ditanya :

a . . . ?

jawab :

F – fg = m a

15 – 1 = 2 a

14 = 2a

a = 14/2

a = 7 m/s2

1. Benda bermassa 1 kg bergerak dengan percepatan konstan 5 m/s2. Berapa besar resultan gaya yang menggerakan benda tersebut ?PembahasanDiketahui :Massa benda (m) = 1 kgPercepatan (a) = 5 m/s2

Ditanya : resultan gaya yang menggerakan bendaJawab :Hukum II Newton menyatakan bahwa jika terdapat resultan gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda akan mengalami percepatan, di mana besar percepatan berbanding lurus dengan besar resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan benda sama dengan arah resultan gaya. Secara matematis :

Keterangan rumus :

Sigma F = resultan gaya alias gaya total (satuan internasionalnya adalah kg m/s2 alias Newton)m = massa benda (satuan internasionalnya adalah kilogram, disingkat kg)a = percepatan (satuan internasionalnya adalah meter per sekon kuadrat, disingkat m/s 2)Jadi resultan gaya yang menggerakan benda adalah :

2. Massa balok = 1 kg, F = 2 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…

PembahasanDiketahui :Massa balok (m) = 1 kgGaya (F) = 2 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

Arah percepatan balok = arah gaya F3. Massa balok = 2 kg, F1 = 5 Newton, F2 = 3 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…

PembahasanDiketahui :Massa balok (m) = 2 kgF1 = 5 NewtonF2 = 3 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

4. Massa balok = 2 kg, F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…

Pembahasan

Diketahui :

Massa balok (m) = 2 kgF2 = 1 NewtonF1 = 10 NewtonF1x = F1 cos 60o = (10)(0,5) = 5 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1x

5. F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg. Besar dan arah percepatan balok adalah…

PembahasanDiketahui :Massa balok 1 (m1) = 1 kgMassa balok 2 (m2) = 2 kgF1 = 10 NewtonF2 = 1 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1

Gambar tersebut menunjukkan seorang anak yang sedang bermain skateboard. Bagaimanakah cara anak tersebut dapat bergerak maju dengan skateboardnya?

Definisi Gaya Aksi dan Reaksi

Bagaimana cara anak tersebut bergerak dengan skateboard miliknya? Jawabannya karena ada gaya reaksi akibat gaya aksi yang diberikan pada skateboard oleh anak tersebut sehingga skateboard terdorong.

Hukum Ke-3 newton ini menjelaskan bahwa setiap ada gaya aksi yang dikenai pada suatu benda maka akan timbul gaya reaksi yang sama besar namun berlawanan arah.

Hal ini menunjukkan bahwa aksi dan reaksi selalu berpasangan: bagaimana dengan kasus skateboard tersebut? Anak menekan tanah dengan kakinya kebelakang sebagai gaya aksi, kemudian skateboard terdorong bergerak maju sebagai reaksi.

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa, Gaya Aksi dan Reaksi bermakna:1. Gaya aksi dan gaya reaksi besarnya sama.

2. Memiliki arah berlawanan (ditunjukkan dengan tanda minus pada rumusnya).

3. Terjadi pada objek/benda yang berbeda, seperti kasus diatas bahwa “kaki anak menekan tanah dan tanah memberikan reaksi pada skateborad dan anak tersebut.  Atau seperti ilustrasi di bawah ini:

Kejadian di atas menunjukkan bahwa saat dua anak dengan skateboardnya saling mendorong satu sama lain, maka yang akan terjadi kedua anak tersebut adalah terdorong kebelakang dengan arah yang berlawanan dengan sama besar. Bagaimana, sudah paham dengan gaya aksi reaksi ini?

 

Rumus Hukum Ke-3 Newton:Berdasarkan penjelasan di atas maka dirumuskan rumus gaya aksi reaksi sebagai berikut:

Faksi = – Freaksi

Pertanyaan:Seorang anak dengan massa 80 kg berdiri di dalam lift dan naik dengan percepatan 3 m / s ^ 2. Berapakah gaya resultan yang bekerja pada anak laki-laki karena gerakan lift? Jawaban: F = m aF = 80 x 3 = 240 Ngaya aksi = gaya reaksi sehingga resultan gaya sama sebesar 240 N 1. Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka:    (1) benda tidak akan dipercepat    (2) benda slalu diam    (3) perubahan kecepatan benda nol    (4) benda tidak mungkin bergerak lurus beraturan  Jawaban yang benar adalah?   A. 1, 2, dan 3 benar     B. 1 dan 3 saja   C. 2 dan 4 saja   D. 4 saja   E. benar semua

2. Sebuah benda diam di beri gaya kekanan sebesar 25 N dan gaya kekiri masing-masing 10 N dan 15N maka:    (1) percepatan benda nol    (2) benda bergerak lurus beraturan    (3) benda dalam keadaan diam    (4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya yang bekerja pada benda   Jawaban yang benar adalah?   A. 1, 2, dan 3 benar     B. 1 dan 3 saja   C. 2 dan 4 saja   D. 4 saja   E. benar semua

3. Sebuah balok ditarik dengan gaya sebesar 15 N kekanan dan ada gaya kekiri sebesar T. Jika percepatan pada balok tersebut adalah 1 m/s2  maka berapa besar nilai T adalah ..... N   A. 5   B. 7   C. 12   D. 20   E. 25

4. Dalam sebuah lift ditempatkan sebuah timbangan badan. Saat lift dalam keadaan diam seorang menimbang badannya, didapatkan bahwa berat orang tersebut 500 N. Jika lift bergerak keatas dengan kecepatan 5 m/s2  dan grafitasi sebesar 10 m/s2 . Maka skala timbangan akan menunjukkan angka … N A. 100 B. 250

 C. 400 D. 500 E. 750

5. Sebuah batu memiliki massa 100 kg ditarik menggunakan tali dan bergerak keatas dengan percepatan 2m/s2, maka besar tegangan tali (T)  adalah .... N A. 600 B. 1000 C. 1200 D. 2000 E. 4000

Jawaban:

1.  Diketahui: R=0Seperti kita ketahui Sigma F adalah jumlah gaya atau disebut juga resultan gaya (R). Dinamika gerak lurus R= m.a, maka 0 = m.a.karna sebuah benda pasti memiliki massa maka percepatan nya memiliki nilai nol, hal itu berarti:

benda tidak akan dipercepat benda diam akan tetap diam, benda bergerak akan terus bergerak beraturan, sampai ada gaya yang mengenainya. perubahan kecepatan benda adalah kecepatan per satuan waktu ( a = v/t = 0)

Yang benar adalah (1) dan (3)                                                          Jawaban : B

2. Diketahui : F1 =  25 N , F2 = -10 N , dan F3 = -15 N

Resultan gaya : R = F1 + F2 + F3 = 25 + (-10) + (-15) = 0, maka nilai percepatan

adalah nol (a = 0), jika benda dari keadaan diam tetap diam atau dari keadaan bergerak

dengan kecepatan konstan tetap bergerak dengan kecepatan konstan, maka yanag

memenuhi adalah pernyataan 1 dan 3

                                                                                                      Jawaban : B

3. Diketahui : F = 15 N , a = 1 m/s2 , m = 8 kg, T = ?

R           = m . a

F - T     = m . a

15 - T    = 8 . 1

15 - 8    = T

T = 7 Newton

                                                                                                       Jawaban : B

4. Diketahui : Beban ( W ) = 500 N,  percepatan ( a )= 5 m/s2 , gravitasi ( g ) = 10 m/s2.

Gerak dipercepat keatas :

R                = m . a

N - W        = m . a

N - 500      = 50 . 5

N                = 250 + 500

N = 750 N 

                                                                                                     Jawaban : E

5. Diketahui : m = 100 kg , a = 2 m/s2, T = ?

Gerak dipercepat ketas :

R                       = m . a

T  - W               = m . a

T  - ( m . g )       = m . a

T - ( 100 . 10)  = 100 . 2

T                        = 200 + 1000

T = 1200 N

                                                                                                      Jawaban : C

Terima kasih sudah mengunjungi blog kami semoga Soal Fisika SMA diatas dapat

membantu Anda dalam memecahkan permasalahan materi fisika dalam hal ini

berkaitan dengan matri Dinamika Gerak Lurus.