Karya
Tulis
Hubungan
Hukum Newton II dengan Gerak Lurus Berubah beraturan
D
i
s
u
s
u
n
Oleh:
Nama :
Febersinta
NIM :
4131131021
Kelas : Kimia Dik. A 2013
Jurusan
Kimia
Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas
Negeri Medan
2013
Kata
Pengantar
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat
Tuhan Yang Maha Kuasa, karena atas berkat dan kasihnya sehingga penulis dapat
diberi kesehatan dan kemampuan untuk dapat menyelesaikan karya tulis ini yang
berjudul “Hubungan Hukum Newton II dengan Gerak Lurus Berubah beraturan”.
Tidak lupa juga penulis mengucapkan terima
kasih kepada kedua orang tua penulis yang senantiasa memberikan semangat kepada
penulis sepanjang penggerjaan karya tulis ini hingga selesai.
Karya Tulis ini berisi tentang teori hukum II
Newton, mengenai hubungan antara gaya, massa dan percepatan dan gerak lurus
berbah beraturan. Melalui karya tulis ini penulis dapat lebih memahami tentang
konsep hukum II Newton.
Penulis juga menyadari bahwa karya tulis ini
masih sangat jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat
mengharapkan saran dan komentar yang membangun dari para pembaca.
Medan, 26 November 2013
Febersinta
NIM:
4131131021
Daftar Isi
Kata pengantar.............................................................................................. i
Daftar
Isi..................................................................................................... ii
BAB I Pendahuluan...................................................................................... 1
1.1
Latar
Belakang............................................................................. 1
1.2
Tujuan........................................................................................ 1
BAB II
Pembahasan.................................................................................... 2
2.1 Hukum
Newton............................................................................ 2
2.1.1 Hukum
Newton II......................................................... 3
2.2 Gaya............................................................................................. 3
2.2.1
Sifat-sifat Gaya............................................................. 4
2.2.2
Pengaruh Gaya Terhadap Benda................................... 4
2.3 Perbedaan Berat dan
Massa......................................................... 5
2.3.1
Berat.............................................................................. 5
2.3.2
Massa............................................................................ 6
2.4 Hubungan Antara Gaya,
Massa dan Hukum II Newton............. 7
2.5 Gerak Lurus Berubah
Beraturan............................................... 7
2.5.1
Contoh-contoh GLBB.............................................. 10
2.6 Air
Track...................................................................................... 12
2.7 Contoh-contoh
Soal..................................................................... 13
2.8 Latihan
Soal................................................................................. 20
BAB III
Penutup........................................................................................... 22
3.1.Kesimpulan.................................................................................. 22
3.2.Saran........................................................................................... 23
Daftar Pustaka............................................................................................... 24
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Hukum
gerak Newton adalah hukum sains yang ditentukan oleh Sir Isaac Newton mengenai
sifat gerak benda. Hukum gerak Newton itu sendiri merupakan hukum yang
fundamental. Artinya, pertama hukum ini tidak dapat dibuktikan dari
prinsip-prinsip lain, kedua hukum ini memungkinkan kita agar dapat memahami
jenis gerak yang paling umum yang merupakan dasar mekanika klasik.
Dalam
kehidupan sehari-hari, gaya merupakan tarikan atau dorongan. Misalnya, pada
waktu kita mendorong atau menarik suatu benda atau kita menendang bola,
dikatakan bahwa kita mengerjakan suatu gaya dorong pada mobil mainan
Pada
umumnya benda yang dikenakan gaya mengalami perubahan-perubahan lokasi atau
berpindah tempat.
1.2.
TUJUAN PENULISAN
1.
memenuhi tugas mata kuliah praktikum fisika umum 1
2.
Untuk mengetahui bunyi Hukum II Newton
3.
memahahami konsep hukum II Newton
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Hukum Newton
Newton
adalah satuan SI
turunan dengan lambang N, yang merupakan satuan dari gaya, dinamai dari Sir Isaac Newton.
Satu newton adalah besarnya gaya yang diperlukan untuk membuat benda bermassa satu kilogram
mengalami percepatan
sebesar satu meter
per detik
per detik. Seratus kilogram sama dengan 980 Newton
Definisi
1 N = 1 kg.m.s-2
Hukum-hukum Newton adalah hukum yang
mengatur tentang gerak. Hukum gerak Newton itu sendiri merupakan hukum yang
fundamental. Artinya, pertama hukum ini tidak dapat dibuktikan dari
prinsip-prinsip lain. Kedua, hukum ini memungkinkan kita agar dapat memahami
jenis gerak yang paling umum yang merupakan dasar mekanika klasik.
Hukum
gerak Newton adalah tiga hukum yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini
menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang
disebabkannya. Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam
karyanya Philosophi Naturalis Principa Mathematica, pertama kali
ditebitkan pada 05 Juli 1687.
Hukum
Newton sendiri ter bagi menjadi 3, yaitu:
1.
Hukum Newton I
2.
Hukum Newton II
3.
Hukum Newton III
Pada makalah ini, akan dijelaskan tentang Hukum Newton
II.
2.1.1 Hukum II Newton
“ Percepatan
yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus
dengan besar gaya itu ( searah dengan gaya itu ) dan berbanding terbalik dengan
massa benda tersebut”.
Secara
matematis dapat ditulis :
a =
|
F
|
m
|
|
Dimana :
F =
gaya, Satuannya N
m = massa,
Satuannya Kg
a
= Percepatan, Satuannya ms-2
2.2 Gaya
Gaya adalah dorongan atau
tarikan yang diberikan pada suatu benda. Untuk melakukan suatu gaya, diperlukan
tenaga. Gaya dan tenaga mempunyai arti yang tidaksama, namun keduanya saling
berhubungan. Gaya tidak dapat dilihat, tetapi pengaruhnya dapat dirasakan. Tarikan
dan dorongan yang dilakukan memerlukan tenaga. Gaya ada yang kuat dan ada pula
yang lemah. Makin besar gaya dilakukan, makin besar pula tenaga yang
diperlukan. Besar gaya dapat diukur dengan alat yang disebut dinamometer.
Satuan gaya dinyatakan dalam Newton (N). Gaya dapat mempengaruhi gerak dan
bentuk benda. Gerak adalah perpindahan posisi atau kedudukan suatu benda. Bentuk
adalah gambaran wujud suatu benda.
2.2.1 Sifat-sifat
Gaya
1. Gaya
dapat mengubah bentuk benda.
2. Gaya
dapat mengubah arah gerak benda
3. Gaya
dapat menyebabkan benda bergerak
2.2.2 Pengaruh
Gaya terhadap Benda
·
Pengaruh gaya terhadap benda
yang diam. Benda yang diam dapat bergerak jika diberi gaya.
Contoh kelerang yang tadianya diam akan bergerak setelah dientil, lemari yang tadinya
diam aka bergerak setelah diberi gaya dengan dorongan. Dalam hal ini gaya dapat
mempengaruhi gerak benda.
·
Pengaruh gaya terhadap benda
yang bergerak. Benda yang bergerak, jika diberi gaya dapat mengakibtkan benda tersebut
berubah menjadi diam, berubah arah, atau juga bisa bergerak lebih cepat.
Contoh, bola yang bergerak akan diam apabila ditahan dengan kaki, bola yang
yang dilempar ke arah tembok akan berubah arah setelah menumbuk tembok.
·
Pengaruh gaya terhadap
bentuk benda. Suatu benda saat dikenai gaya yang cukup dapat mengakibatkan benda
tersebut berubah bentuk. Semakin besar gaya yang dikenakan semakin besar pula
perubahan bentuk pada benda tersebut. Contoh, kaleng minuman yang kosong saat
diinjak dengan keras akan penyok, batu besar jika dipukul dengan palu akan
pecah menjadi batu-batu yang berukuran lebih kecil.
2.3
Perbedan Berat dan Massa
2.3.1 Berat
Gaya yang
paling umum dalam pengalaman sehari-hari adalah gaya tarikan gravitasi bumi
pada sebuah benda. Gaya ini dinamakan berat benda, w. Jika kita menjatuhkan
sebuah benda dekat permukaan bumi dan mengabaikan resistensi udara sehinngga
satu-satunya gaya yang bekerja pada benda itu adalah gaya karena gravitasi
(keadaan ini dinamakan jatuh bebas), benda dipercepat ke bumi dengan percepatan
9,81 m/s2. Pada tiap titik di ruang, percepatan ini sama untuk semua benda, tak
tergantung massanya. Kita namakan nilai percepatan ini g. Dari hukum kedua
Newton, kita dapat menulis gaya gravitasi Fg pada benda bermassa m sebagai :
Fg = ma
|
Dengan menggunakan a = g dan menulis
w untuk gaya grafitasi, kita dapatkan
:
w = mg
|
Karena g adalah sama untuk semua benda di suatu titik, kita dapat menyimpulkan
bahwa berat benda sebanding dengan massanya. Namun pengukuran g yang teliti di
berbagai tempat menunjukkan bahwa g tidak mempunyai nilai yang sama di
mana-mana.
Gaya tarikan bumi pada benda berubah dengan lokasi. Secara khusus, di
titik-titik di atas permukaan bumi, gaya karena gravitasi berubah secara
terbalik dengan kuadrat jarak benda dari pusat bumi. Jadi, sebuah benda
memiliki berat sedikit lebih kecil pada ketinggian yang sangat tinggi
dibandingkan pada ketinggian laut. Medan gravitasi juga sedikit berubah dengan
garis lintang karena bumi tidak tepat bulat tetapi agak datar di
kutub-kutubnya. Jadi,berat tidak seperti massa,bukan sifat intrinsik benda itu
sendiri. Satuan SI untuk berat adalah N (Newton).
2.3.2.
Massa
Massa adalah
sifat intrinsik dari sebuah benda yang menyatakan resistensinya terhadap
percepatan. Massa sebuah benda dapat dibandingkan dengan massa benda lain
dengan menggunakan gaya yang sama pada masing- masing benda dan dengan mengukur
percepatannya. Dengan demikian rasio massa benda-benda itu sama dengan
kebalikan rasio percepatan benda-benda itu yang dihasilkan oleh gaya yang sama
:
=
Satuan SI
untuk massa adalah kg (kilogram)
Untuk lebih jelasnya perbedaan antara berat dan massa dapat kita lihat pada
tabel berikut :
No.
|
Massa
|
Berat
|
1.
|
Massa adalah jumlah / banyaknya zat itu sendiri.
|
Berat adalah gaya tarik bumi terhadap benda.
|
2.
|
Disemua tempat harganya tetap
|
Harganya tidak tetap, terdantung dari tempat itu.
|
3.
|
Satuan ( SI ) Kg
|
Satuan Newton ( N )
|
4.
|
Merupakan besaran skala
|
Merupakan besaran vektor
|
5.
|
Dapat diukur dengan neraca ohauss dan neraca
pegas.
|
Dapat diukur dengan neraca pegas.
|
2.4 Hubungan
Antara Gaya, Massa dan Hukum II Newton
Hukum kedua
Newton menetapkan hubungan antara besaran dinamika gaya dan massa dan besaran
kinematika percepatan, kecepatan, dan perpindahan. Gaya adalah suatu pengaruh
pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya, artinya
dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkan jika gaya itu
adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya gaya adalah
hasil kali massa benda dan besarnya percepatan yang dihasilkan gaya. Massa
adalah sifat intristik sebuah benda mengukur resistensinya terhadap percepatan.
Contoh penerapan
Hukum II Newton :
Sebuah benda ditarik dengan
gaya F. Dengan adanya gaya F, maka benda bergerak dengan
percepatan a. Pada kasus yang kedua, benda dengan massa m ditarik
oleh 2 orang dengan gaya 2F. Pada Kasus yang kedua ini,
benda bergerak dengan percepatan 2a, massa benda ditambah dan ditarik
dengan gaya F. Pada kasus yang ketiga benda bergerak dengan percepatan a/2
.
Dalam hukum
ini, Newton menyimpulkan sebagai berikut :
1.
Percepatan benda yang disebabkan adanya resultan gaya pada benda dengan massa m
berbanding langsung ( sebanding ) dengan besar resultan gaya. Makin besar gaya,
makin besar percepatan.
2.
Percepatan benda yang disebabkan adanya resultan gaya pada benda berbanding
terbalik dengan massa benda m. Makin besar massa, makin kecil percepatan.
2.5 Gerak
Lurus Berubah Beraturan
Pengertian
GLBB sangatlah beragam. Tergantung sumber dan pemikiran masing-masing orang.
Berikut adalah beberapa pengertian GLBB menurut beberapa sumber:
- Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik.
- Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan v yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a= +) atau perlambatan (a= –)
- GLBB adalah gerak suatu benda pada lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Maksud dari percepatan tetap yaitu percepatan percepatan yang besar dan arahnya tetap.
Jadi, gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan lintasan
garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat berubah dengan teratur.
Pada gerak lurus berubah beraturan
gerak benda dapat mengalami percepatan atau perlambatan. Gerak benda yang
mengalami percepatan disebut gerak lurus berubah beraturan dipercepat,
sedangkan gerak yang mengalami perlambatan disebut gerak lurus berubah
beraturan diperlambat. Benda yang bergerak semakin lama semakin cepat dikatakan
benda tersebut mengalami percepatan.
Suatu benda melakukan gerak lurus
berubah beraturan (GLBB) jika percepatannya selalu konstan. Percepatan
merupakan besaran vektor (besaran yang mempunyai besar dan arah). Percepatan
konstan berarti besar dan arah percepatan selalu konstan setiap saat. Walaupun
besar percepatan suatu benda selalu konstan tetapi jika arah percepatan selalu
berubah maka percepatan benda tidak konstan. Demikian juga sebaliknya jika arah
percepatan suatu benda selalu konstan tetapi besar percepatan selalu berubah
maka percepatan benda tidak konstan.
Karena arah percepatan benda selalu
konstan maka benda pasti bergerak pada lintasan lurus. Arah percepatan konstan
= arah kecepatan konstan = arah gerakan benda konstan = arah gerakan benda
tidak berubah = benda bergerak lurus.Besar percepatan konstan bisa berarti
kelajuan bertambah secara konstan atau kelajuan berkurang secara konstan.
Ketika kelajuan benda berkurang secara konstan, kadang kita menyebutnya sebagai
perlambatan konstan. Untuk gerakan satu dimensi (gerakan pada lintasan lurus),
kata percepatan digunakan ketika arah kecepatan = arah percepatan, sedangkan
kata perlambatan digunakan ketika arah kecepatan dan percepatan berlawanan.
Grafik kecepatan terhadap waktunya adalah seperti
gambar di bawah ini.
Grafik menunjukkan gerak
lurus berubah beraturan karena garis pada grafik lurus yang menunjukkan bahwa
percepatannya tetap.
2.5.1 Contoh-Contoh GLBB
a. Gerak Jatuh Bebas
Ciri khasnya adalah benda jatuh tanpa
kecepatan awal (vo = nol). Semakin ke bawah gerak benda semakin
cepat.Percepatan yang dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni
sama dengan percepatan gravitasi bumi (a = g) (besar g = 9,8 m/s2 dan sering
dibulatkan menjadi 10 m/s2)
Rumus gerak jatuh bebas ini merupakan
pengembangan dari ketiga rumus utama dalam GLBB seperti yang telah diterangkan
di atas dengan modifikasi : s (jarak) menjadi h (ketinggian) dan vo = 0 serta
percepatan (a) menjadi percepatan grafitasi (g).
coba kalian perhatikan rumus yang kedua....dari ketinggian benda dari atas
tanah (h) dapat digunakan untuk mencari waktu yang diperlukan benda untuk
mencapai permukaan tahah atau mencapai ketinggian tertentu... namun ingat jarak
dihitung dari titik asal benda jatuh bukan diukur dari permukaan tanah
2. Gerak Vertikal ke Atas
Selama bola bergerak vertikal ke atas, gerakan bola melawan gaya gravitasi yang menariknya ke bumi. Akhirnya bola bergerak diperlambat. Akhirnya setelah mencapai ketinggian tertentu yang disebut tinggi maksimum (h max), bola tak dapat naik lagi. Pada saat ini kecepatan bola nol (Vt = 0). Oleh karena tarikan gaya gravitasi bumi tak pernah berhenti bekerja pada bola, menyebabkan bola bergerak turun. Pada saat ini bola mengalami jatuh bebas....
Jadi bola mengalami dua fase gerakan. Saat bergerak ke atas bola bergerak
GLBB diperlambat (a = - g) dengan kecepatan awal tertentu lalu setelah mencapai
tinggi maksimum bola jatuh bebas yang merupakan GLBB dipercepat dengan
kecepatan awal nol.
Pada saat benda bergerak naik berlaku persamaan :
vo = kecepatan awal (m/s)
g = percepatan gravitasi
t = waktu (s)
vt = kecepatan akhir (m/s)
h = ketinggian (m)
3. Gerak Vertikal ke Bawah
Berbeda dengan jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah yang dimaksudkan adalah
gerak benda-benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal
tertentu. Jadi seperti gerak vertikal ke atas hanya saja arahnya ke bawah.
Sehingga persamaan-persamaannya sama dengan persamaan-persamaan pada gerak
vertikal ke atas, kecuali tanda negatif pada persamaan-persamaan gerak vertikal
ke atas diganti dengan tanda positif.
2.6 Air Track
Air track merupakan lintasan massa
peluncur/glider. Pada air track terdapat lubang-lubang sebagai lintasan udara
yang berfungsi sebagai pengurang gesekan yang terjadi. Dalam hal ini, pengaruh
gaya terhadap gerak benda. Untuk melihat pengaruh tersebut dapat dilakukan
pengamatan sebagai berikut:
Kereta
dinamika (trolley) yang diberi beban melewati katrol akan bergerak lurus
dipercepat (GLBB). Menurut teori fisika, akan berlaku :
F = m a
Untuk gerak
sistem benda tersebut. Pernyataan ini dinamakan sebagai hukum II Newton.
Dimana:
F = besar gaya yang dialami oleh benda (N)
m = massa benda (kg)
a = percepatan yang dialami benda (m/s2)
Percepatan yang timbul pada sebuah benda
karena pengaruh gaya yang bekerja pada benda, besarnya berbanding lurus dengan
gaya yang mempengaruhi benda dan berbanding terbalik dengan massa benda.
Sehingga dapat dituliskan:
a =
massa sistem
yang bergerak adalah m, dimana
m = m1 + m2
Gaya (F) yang menyebabkan trolley bergerak
dipercepat adalah gaya berat m2 yang setara dengan m2g,
dimana g adalah besaran percepatan gravitasi.
Misalkan m2 terdiri dari 4 buah
massa yang terpisah (m3, m4, m5, dan m6),
sehingga
m2
= m3 + m4 + m5
+ m6. Jika m6 diambil dari m2 dan ditambah ke
m1, maka gaya F yang mempengaruhi gerak sistem massa m akan semakin
kecil padahal massa total sistem tetap tidak berubah. Memvariasikan besar massa
m2 dapat dilakukan karena massa m2 merupakan gabungan
dari beberapa massa.
Mengubah besar massa m2berarti
mengubah besar gaya yang bekerja pada sistem troley yang bergerak yang
selanjutnya akan mengubah besar percepatan gerak benda. Mekanisme seperti ini
digunakan dalam percobaan menggunakan air track. Perlu diperhatikan bahwa massa
sistem yang bergerak harus dibuat tidak berubah (konstan).
Percepatan gerak trolley ditentukan dengan
menggunakan persamaan GLBB:
s = v0t ±
at
dengan mengingat bahwa kecepatan awal (v0)
adalan 0, maka besar percepatan adalah:
a = 2s/t2
2.7 Contoh soal
1.
Besar kecepatan suatu partikel yang mengalami perlambatan konstan ternyata
berubah dari 30 m/s menjadi 15 m/s setelah menempuh jarak sejauh 75 m. Partikel
tersebut akan berhenti setelah menempuh lagi jarak sejauh……..
Pembahasan :
V0 =
30 m/s ; Vt = 15 m/s
S1 =
75 m ; S2 =………(hingga berhenti)
Percepatan
partikel memenuhi :
Vt²
= V0² + 2 aS1
15² = 30² +
2 . a. 75
225= 900 +
150 a
a = 225 –
900 / 150
a = -675 /
150
a = - 4,5
m/s²
Sehingga
jarak tempuh hingga berhenti (V2 = 0 ) adalah :
Vt²
= V0² + 2 aS2
0 = 15² + 2
(-4,5) S2
225 = 9 S2
S2 =
225 / 9
S2 = 25 meter
2.
Sebuah mobil mula-mula diam. Kemudian mobil itu dihidupkan dan mobil bergerak
dengan percepatan tetap 2 m/s². Setelah mobil bergerak selama10 s mesinnya
dimatikan, mobil mengalami perlambatan tetap dan mobil berhenti 10 s kemudian.
Jarak yang masih ditempuh mobil mulai dari saat mesin dimatikan sampai berhenti
adalah………..
Pembahasan :
V0 = 0 ; a1 =
2m/s² ; t1 = 10s
V2 = 0 ; t2 =
10s ;
Gerak
pertama
V1 =
V0 + a1 t
= 0 + 2 (10)
= 20 m/s
Gerak kedua
V2 =
V1 + a t2
0 = 20 + a.
10
a = -2 m/s²
S2 =
V1 t2 + ½ a t2²
S2 =
20. 10 + ½ (-2). 10²
S2 =
100 m
3.
Pada waktu bersamaan dua buah bola dilempar ke atas, masing-masing dengan
kelajuan V1 = 10 m/s (bola 1) dan V2 = 20 m/s (bola
2).Jarak antara kedua bola pada saat bola 1 mencapai titik tertinggi adalah……
Pembahasan :
V1 =
10 m/s ; V2 = 20 m/s
Bola 1
mencapai titik tertinggi :
V = V1 –
g t1
0 = 10 – 10
t1
t1 =
1 sekon
h1 =
V1 t - ½ g t1²
h1 =
10. 1 -½ 10. 1²
h1
= 5 m
h2
= V2 t - ½ g t²
h2 =
20. 1 -½ 10. 1²
h2 =
15 m
Δh = h2
– h1
Δh = 15 – 5
Δh = 10
meter
4. Benda
bermassa 1 kg bergerak dengan percepatan konstan 5 m/s2. Berapa
besar resultan gaya yang menggerakan benda tersebut ?
Pembahasan
Diketahui :
Diketahui :
Massa benda
(m) = 1 kg
Percepatan (a)
= 5 m/s2
Ditanya
: resultan gaya yang menggerakan benda
Jawab :
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 :
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/s2)
a = percepatan (satuan internasionalnya adalah meter per sekon kuadrat, disingkat m/s2)
Jadi resultan
gaya yang menggerakan benda adalah:
Sebuah mobil
mempunyai massa 3.000 kg. Dari keadaan diam mulai bergerak setelah 12 sekon
kecepatan mobil mencapai 6 m/s. Hitunglah gaya yang bekerja pada mobil !
Penyelesaian:
Diketahui : m
= 3 000 kg
vo = 0 m/s
vt = 6 m/s
t = 12 s
Ditanyakan : F
= …… ?
Jawab :
Mencari percepatan (a)
∆v
a = ---------
Δt
(6 – 0) m/s
a =
---------------
(12 – 0) s
a = 0,5 m/s2
Mencari gaya
(F)
F = m . a
F = 3 000 kg .
0,5 m/s2
F = 1 500 N
Jadi gaya yang
bekerja pada mobil adalah 1 500 N
5. Sebuah bola bilyard diletakkan pada permukaan yang licin sekali (anggap gesekannya tidak ada). Dua gaya bekerja pada bola ini seperti pada Gb. Hitung percepatan tersebut jika massanya, 0,5 kg.
Penyelesaian:
Kita urai gaya-gaya yang bekerja padaarah sumbu x dan y seperti pada Gb. Kemudian baru kita hitung komponen dari percepatan yang disebabkan oleh gaya-gaya ini.
Kita urai gaya-gaya yang bekerja padaarah sumbu x dan y seperti pada Gb. Kemudian baru kita hitung komponen dari percepatan yang disebabkan oleh gaya-gaya ini.
Diketahui :
F1 = 10 N
F2 = 20 N
θ1 = 370
θ2 = 1430
Ditanya : a?
Jawab :
F1X = F1 cos
01
= 10 cos 37°
= 8 N
F1y = Fl sin
01
= 10 sin 37°
= 6 N
F2X = F2 cos
02
= 20 cos 143°
= -16 N
F2y = F2 sin
02
= 20 sin 143°
=12 N
FX = F1X + F2X
= 8 – 16
= -8 N
FY = F1Y + F2y
= 6 + 12
= 18 N
aX = mFX
= 5.08−
= - 16 m/s2
aY = mFY
= 5.018
= 36 m/s2
a = 22YXaa+
= 2236)16(+−
= 39,4 m.s-2
6. Sebuah
mobil bermassa 10 000 kg, bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm dan
berhenti setelah menempuh jarak 200 m. Berapakah gaya pengeremannya?
Penyelesaian :
Diketahui :
m = 10 000 kg
v0 = 0 m/s
v = 20 m/s
Δx = 200 m
Ditanya : F?
Jawab :
F = m.a
v2 = v02 +
2.a.Δx
a = tvvΔ−.2202
=
)200.(220022−
= - 1 m/s2
(diperlambat)
F = m.a
= 10 000 (-1)
= - 10 000 N
(berlawanan arah kecepatan mobil)
2.8 Latihan Soal
1. Sebuah bola dengan massa 10 kg
dilempar keatas. Setelah mencapai titik tertinggi bola kembali jatuh ke
bawah. Apabila percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, maka (a) Jelaskan gerak apa
saja yang telah dilakukan oleh bola, (b) Hitunglah waktu yang diperlukan
untuk mencapai titik tertinggi, (c) Berapakah tinggi maksimum yang dapat
dicapai oleh bola?
2. Jarak sekolah dengan rumah rudi
adalah 30 km, Jika waktu masuk sekolah 07.00 dan Rudi berangkat dari
rumah pukul 06.30 maka berapakah kelajuan minimum yang diperlukan Rudi supaya
tidak terlambat?
3. Sebuah truk bergerak dengan
kecepatan 20 m/s kemudian dipercepat dengan percepatan 2 m/s2 selama 5 sekon.
Berapakah kecepatan akhir truk?
4. Bus bergerak munuju surabaya. 10
menit pertama menempuh jarak 4 km, 10 menit kedua menempuh jarak 8 km dan 10
menit terakhir menempuh jarak 6 km. Berapakah kecepatan rata-rata bus?
5. Perhatikan grafikberikut ini
Hitunglah jarak yang ditempuh benda mulai awal sampai
akhir!
6.
Berat badan seseorang yang berada didalam lift yang sedang bergerak
mengalami kenaikan sebesar 60 N. jika massa orang itu 48 kg. maka lift tersebut
bergerak dengan percepatan ……
7.
Sebuah
balok massanya 1 kg diletakkan diatas bidang miring licin dengan sudut
kemiringan α = 300 sehingga
benda bergerak dengan percepatan konstan, bila g = 10ms2. Maka gaya
bergerak pada balok tersebut adalah …..
8.
Sebuah
benda yang massanya 1kg ditarik oleh gaya F mendatar sebesar 2 n dari keadaan
diam. Jika permukaan bidang datar pada gambar licin, maka jarak yang ditempuh
dalam waktu 10 sekon adalah ….
9.
Sebuah
mobil yang massanya 5000 kg dari keadaan diam bergerak sehingga selama 50 sekon
mencapai kecepatan 72 km/jam. Gaya yang bekerja pada mobil tersebut adalah …
10.
Seseorang
yang massanyya 80 kg berdiri didalam lift yang sedang bergerak keatas dengan
percepatan tetap 2.5 m/s2. Besar gaya tekan normal kaki orang itu pada
lantai lift adalah ….
BAB III
P E N U T U
P
3.1
Kesimpulan
Hukum-Hukum Newton adalah hukum yang mengatur tentang
gerak. Hukum kedua Newton mengatur tentang gaya, F = ma. Dan perlu pula kita
ketahui nahwa massa berbeda dengan berat. Massa adalah sifat intrinsik dari
sebuah benda yang menyatakan resistensinya terhadap percepatan sedangkan berat
bergantung pada hakikat dan jarak benda-benda lain yang mengerjakan gaya-gaya
gravitasional pada benda itu.
Suatu benda
melakukan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) jika percepatannya selalu
konstan. Dimana percepatan merupakan besaran vektor (besaran yang mempunyai
besar dan arah). Percepatan konstan berarti besar dan arah percepatan selalu
konstan setiap saat.
Karena arah
percepatan benda selalu konstan maka benda pasti bergerak pada lintasan lurus.
Arah percepatan konstan = arah kecepatan konstan = arah gerakan benda konstan =
arah gerakan benda tidak berubah = benda bergerak lurus. Besar percepatan
konstan bisa berarti kelajuan bertambah secara konstan atau kelajuan berkurang
secara konstan. Kata percepatan digunakan ketika arah kecepatan = arah
percepatan, sedangkan kata perlambatan digunakan ketika arah kecepatan dan
percepatan berlawanan.
3.2
Saran
Demikian
makalah ini kami susun dengan harapan bisa bermanfaat bagi semua. Adapun
harapan dari kami adalah adanya saran maupun kritik yang dapat membagun bagi
penyusun untuk pembuatan tugas yang selanjutnya. Mudah-mudahan makalah ini juga
bisa dijadikan bahan pustaka bagi kampus kita yang tercinta ini.
DAFTAR
PUSTAKA
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika
Jilid I (Terjemahan).Jakarta : Penerbit Erlangga.
Halliday dan
Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
Ruwanto, Bambang. 2009. Asas-asas Fisika 2A. Yogyakarta:Yudhistira
Sugijono, dkk. 1996. Konsep-konsep Fisika. Klaten: PT Intan Pariwara
Tipler, P.A. 1998. Fisika
untuk Sains dan Teknik-Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga.
Young, Hugh D. & Freedman,
Roger A. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan).Jakarta : Penerbit
Erlangga.