BAB III
HUKUM NEWTON TENTANG GERAK
Hukum Newton I (Hukum Kelembaman)
Berbunyi : Jika resultan gaya yang
bekerja pada suatu benda jumlahnya = nol, maka benda yang mula-mula diam akan
tetap diam dan jika mula-mula bergerak lurus beraturan (GLB) tetap bergerak
lurus beraturan (GLB).
Hukum Newton II
Berbunyi
: Percepatan yang timbul pada suatu benda
akibat adanya gaya tertentu, berbanding lurus dengan gaya tersebut dan
berbanding terbalik dengan massanya.
Dirumuskan
:
F = gaya (N)
m = massa (kg)
a = percepatan (m/s2)
Hukum Newton III (Hukum Aksi Reaksi)
Berbunyi
: Jika sebuah benda A memberikan gaya
aksi pada benda B, maka benda B juga memberikan gaya reaksi pada benda A yang
jumlahnya sama dengan gaya yang diterimanya tapi arahnya berlawan.
Sehingga
dapat dituliskan :
Terapan Hukum Newton
1.
|
|
åF
= m . a
F1
– F2 = m . a |
2.
FX =
m . a
F cos a = m . a
|
W
Gaya Berat (w)
Adalah : Besarnya gaya
grafitasi yang diterima oleh suatu benda.
Dirumuskan
: w = berat (N)
m = massa (kg)
g = percepatan grafitasi bumi (m/s2)
Gaya Normal (N)
Adalag : gaya yang tegak lurus dengan bidangnya
 |
|||
 |
|||
(arah
berlawanan)
3.
åF = m . a
N wX
= m . a
wX w
sin a = m . a
a
wy
w
wX = w sin a
w
wy = w cos a
4.
Pada lift.
Jika
lift bergerak ke atas.
N – w = m . a N = gaya normal (N)
N =
w + m . a w = berat (N)
=
m . g + m . a a = percepatan (m/s2)
Jika
lift bergerak ke bawah.
w – N = m . a
N =
w – m . a
=
m . g – m . a
5.
Gerak 2 benda yang dihubungkan dengan katrol
Contoh
: w2 > w1 ® Sistem bergerak ke arah w2.
Pada
w1 ® T – w1
= m . a ® T = w1
+ m1 . a
Pada
w2 ® w2
– T = ® T = w2
– m2 . a
|
|
|
|
Karena besarnya gaya tegang tali
(T) sama
Maka : w1 + m1
. a = w2
– m2 . a
m1
. a + m2 . a = m2 . g – m1 . g
a (m1 + m2 ) = (m2
– m1) . g
a = 
. g
. g
atau
6.
Keterangan:
|
|
|
|
|
a =
percepatan (m/s2)
T =
gaya tegang tali (N)
m = massa benda (kg)
a = 
T = 
. F ® T = m1 .
a
. F ® T = m1 .
a
7.
a =
. g
a =
. g
T = 
. g
. g
Contoh Soal :
1.
Sebuah troly yang massanya 50 kg meluncur sepanjang
bidang miring dengan sudut kemiringan 300. Jika g = 10 m/s2.
Hitunglah jarak yang ditempuh troly setelah meluncur selama 2 detik!
2.
Dua buah benda m1 dan m2 yang
masing-masing massanya 3 kg dan 2 kg dihubungkan dengan katrol seperti pada
gambar di bawah ini.
|
|
Jika tidak ada gesekan antara tali dengan katrol dan
g = 10 m/s2. Hitunglah :
a. Percepatan kedua benda
b. Gaya tegang talinya
c.
Jarak kedua benda setelah bergerak 0,5 detik
3.
Dua buah balok A dan B yang amsing-amsing massanya 4
kg dan 2 kg dihubungkan dengan tali di atas bidang datar yang licin. Jika pada
balok A ditarik dengan gaya 12 N mendatar, hitunglah :
- Percepatan kedua benda
- Gaya tegang tali antara kedua balok
4.
Diketahui: lihat gambar :
Jika bidang
licin dan m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 m/s2.Hitunglah : a. percepatan benda
b. jarak yang ditempuh setelah 1 detik
Soal-Soal Latihan :
1.
Sebuah benda yang
massanya 6 kg di atas bidang datar. Kemudian benda tersebut ditarik agak
ke atas dengan membuat sudut 600 terhadap bidang datarnya. Jika gaya
tariknya sebesar 30 N. Hitunglah :
- Percepatan benda tersebut
- Jarka yang ditempuh benda setelah bergerak selama 10 detik.
2.
Seorang pemasin ski menuruni bukit salju yang
mempunyai kemiringan 300. Jika massa orang beserta perangkatnya 80
kg dan g = 10 m/s2, hitunglah percepatan yang dialami orang
tersebut?
3.
Seorang yang massanya 60 kg berada dalam lift yang
sedang bergerak turun dengan percepatan 3 m/s2. Hitunglah besarnya
gaya desakan kaki orang terhadap lantai lift!
4.
Hitunglah percepatan dan gaya tegang tali dari
gambar-gambar di bawah ini.
|
|
|
|
|
|
a.
 |
|
|
|
|
b. c. 2 kg T
 |
T
3 kg
GAYA GESEK
Jika suatu benda berada di atas permukaan yang kasar
kemudian ditarik dengan sebuah gaya, maka akan terjadi gaya lawan dari gaya
tersebut. Gaya lawan itulah yang disebut dengan gaya gesek.
Besarnya
gaya gesek tergantung pada :
-
Halus/kasarnya permukaan yang bergesekan
-
Gaya normal bidang
Sehingga
dapat dituliskan
f = gaya gesek
(n)
m = koefisien gesek ( 0 £ m £ 1 )
N = gaya normal bidang
(N)
Koefisien
gesek (m) :
bilangan yang menyatakan tingkat kekasaran bidang sentuh.
Arah gaya
gesek selalu berlawanan dengan arah gaya penyebabnya
|
|
|
|
F > ¦ ® benda bergerak
F
< ¦ ® benda diam
F = ¦ ® benda tepat saat akan
bergerak
Macam gaya
gesek:
-
Gaya gesek statis ( ¦s ) ® digunakan jika benda masih
diam
-
Gaya gesek kinetis ( ¦k ) ® digunakan jika benda sudah
bergerak
Contoh soal :
1.
Benda bermassa 4 kg berada di atas lantai datar yang
kasar. Pada benda tersebut bekerja gaya mendatar sebesar 25 N. Jika koefisien
gesek kinetis (mk) = 0,5 dan
g = 10 m/s2, tentukan :
g = 10 m/s2, tentukan :
- Percepatan benda
- Kecepatan benda tersebut tepat setelah bergerak 5 detik
2.
Balok bermassa 4 kg berada diam di atas lantai datar
yang kasar. Kemudian pada balok tersebut bekerja gaya 20 N dengan arah membuat
sudut 300 terhadap lantai. Jika benda hampir bergerak, hitunglah
besarnya koefisien gesek statis antara balok dengan lantai.
3.
Sebuah balok yang massanya 2 kg meluncur pada permukaan
bidang miring yang sudut kemiringannya 300. Jika koefisien gesek
kinetis antara balok dengan bidang = 0,2 dan
g = 10 m/s2. Hitunglah percepatan gerak balok!
g = 10 m/s2. Hitunglah percepatan gerak balok!
4.
Sebuah balok yang beratnya 30 N berada di atas bidang
miring dengan sudut kemiringan bidang 450. Kemudian balok tersebut
ditarik ke atas (sejajar dengan bidangnya) dengan gaya 25 N. Jika koefisien
gesek kinetis antara balok dengan lantai 0,25 dan g = 10 m/s2.
Hitunglah percepatan gerak benda!
Soal-Soal Latihan :
I. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan tepat!
1. Benda bermassa 4 kg berada
dia tas lantai datar yang kasar. Jika pada benda tersebut bekerja sebuah gaya
sebesar 16 N, sedangkan koefisien gesek antara benda dengan lantai 0,2.
Tentukan percepatan benda jika :
a. Arah gaya mendatar
b. Arah gaya membuat sudut 450
terhadap lintasan
2.
Diketahui: lihat gambar
Jika mA = 5 kg, mB
= 15 kg, g = 10 m/s2. Koefisien gesek antara A dan B = 0,2 dan B
dengan bidangnya 0,25. Berapakah gaya minimal agar B bisa bergerak?
3. Benda bermassa 4 kg berada
di atas bidang miring dengan sudut kemiringan bidangnya 300. Pada
benda tersebut bekerja sebuah gaya arahnya ke atas sejajar dengan bidangnya. Sehingga
benda bisa bergerak dipercepat dengan percepatan
2 m/s2. Bila koefisien gesek kinetis antara benda dengan bidang
. Hitunglah besarnya gaya yang bekerja.
2 m/s2. Bila koefisien gesek kinetis antara benda dengan bidang
. Hitunglah besarnya gaya yang bekerja.
4. Bergerak atau tidakkah
sistem gambar di bawah ini:
Jika
bergerak, berapakah percepatan dan gaya tegang talinya
mA = 3 kg apabila:
mk = 0,1 a.
mB = 2 kg
mS = 0,2 b.
mB = 2 kg
g = 10 m/s2 c. mB = 2 kg
5. 
Dua benda A dan B yang
masing-masing massanya 4 kg dan 6 kg dihubungkan dengan tali melalui sebuah
katrol seperti pada gambar di bawah ini. Jika mk = 0,5 dan g = 10 m/s2,
hitunglah :
Dua benda A dan B yang
masing-masing massanya 4 kg dan 6 kg dihubungkan dengan tali melalui sebuah
katrol seperti pada gambar di bawah ini. Jika mk = 0,5 dan g = 10 m/s2,
hitunglah :
a. Percepatan sistem
b. Tegangan tali
c. Jarak yang ditempuh setelah
benda bergerak selama 2 detik.
II. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dengan
cara memberi tanda silang (x) pada huruf a, b, c, d, atau e !
1. Dua buah vektor gaya F1
= 8 N dan F2 = 6 N bertitik tangkap sama membentuk sudut 600.
Besarnya resultan kedua gaya adalah ....
a. 12,16 N d. 7,2 N
b. 14 N e. 8,72 N
c. 48 N
2. Besar koefisien gaya suatu
bidang dengan benda tergantung dari ....
a. Gaya d. Kekasaran bidang
b. Massa benda e. Percepatan grafitasi
c. Gaya normal
3. Berat benda yang mempunyai
massa 5 kg di suatu tempat yang mempunyai percepatan grafitasi 9,8 m/s2,
adalah ....
a. 9,8 N d. 49 N
b. 4,9 N e. 98 N
c. 29,5 N
4.
|
|
|
Besarnya gaya normal (N) pada gambar adalah ....
a.
12 N
b.
20 N
c.
28 N
28 N
d.
32 N
e.
8 N
5. Sebuah benda massanya 8 kg
berada di atas bidang datar mendapat gaya mendatar sebesar 40 N, ternyata benda
bergerak dengan percepatan 0,4 m.s-2. Besarnya gaya gesek benda
dengan bidang adalah ....
a. 18 N d. 3,2 N
b. 36,8 N e. 32 N
c. 12,8 N
6. Gaya 30 N mendatar dikenakan
pada benda bermassa 5 kg. Jika koefisien gesekan kinetik 0,4 dan percepatan grafitasi
10 m/s2, maka percepatan yang dialami benda adalah ...
a. 2 m/s2 d. 2,4 m/s2
b. 4 m/s2 e. 3 m/s2
c. 1 m/s2
7. Apabila kita berada dalam
sebuah bis yang sedang bergerak kemudian bis tersebut dipercepat dengan
tiba-tiba, maka tubuh kita akan terdorong ke belakang. Hal ini sesuai dengan
....
a. Hukum kekekalan energi d. Hukum Newton II
b. Hukum kekekalan momentum e. Hukum
Newton III
c. Hukum Newton I
8. Dari Hukum Newton II dapat
disimpulkan bahwa jika gaya yang bekerja pada sebuah benda berubah, maka ....
a. Massa dan percepatan benda
berubah
b. Volume benda berubah
c. Massa benda berubah tetapi
percepatannya tetap
d. Massa benda tetap tetapi
percepatannya berubah
e. Massa benda dan
percepatannya tetap
9. Gaya normal adalah gaya
reaksi terhadap ....
a. Gaya tarik d. Gaya berat
b. Gaya mendatar e. Gaya dorong
c. Gaya gesek
10. Besar gaya tegangan tali
yang bekerja pada orang di dalam lift yang bergerak ke atas dengan percepatan
a, adalah ....
a. T = m . a + m . g d. T = 
b. T = m . a e. T = 
c. T = m . g
11. Suatu gaya sebesar 12 N pada
benda yang beratnya 8 N. Jika percepatan grafitasi bumi 10 m/s2,
maka percepatan benda adalah ....
a. 20 N d. 18 N
b. 15 N e. 40 N
c. 120 N
12. Gaya sebesar 10 N bekerja
pada sebuah benda yang bermassa 2 kg. Jika benda mula-mula diam, maka setelah
benda bergerak selama 4 sekon, jarak yang ditempuh adalah ....
a. 10 m d. 80 m
b. 20 m e. 60 m
c. 40 m
13. Sebuah benda massanya 4 kg,
berada pada bidang miring dengan sudut kemiringan 600 terhadap
horisontal, bidang licin dan percepatan grafitasi 10 m/s2.
Percepatan yang dialami benda adalah ....
a. 10 m/s2 d. 5 m/s2
b. 2,5 m/s2 e. 5 
m/s2
m/s2
c. 5 
m/s2
m/s2
14. Dari keadaan diam hingga
mencapai kecepatan 20 m/det, sebuah benda massa 5 kg memerlukan waktu 4 sekon,
maka besar gaya yang bekerja pada benda adalah ....
a. 20 N d. 200 N
b. 100 N e. 160 N
c. 25 N
15.
Pada gambar, jika berat
benda 20 N, percepatan grafitasi 10 m/s2. Berapakah besar percepatan
yang dialami benda jika tegangan talinya 30 N.
Pada gambar, jika berat
benda 20 N, percepatan grafitasi 10 m/s2. Berapakah besar percepatan
yang dialami benda jika tegangan talinya 30 N.
a.
2 m/s2
b.
5 m/s2
c.
1 m/s2
d.
6 m/s2
e.
1,5 m/s2
16.
Pada gambar, jika berat
benda 40 N, g = 10 m/s2, maka percepatan yang dialami benda pada
saat tegangan tali 10 N adalah ....
Pada gambar, jika berat
benda 40 N, g = 10 m/s2, maka percepatan yang dialami benda pada
saat tegangan tali 10 N adalah ....
a.
7,5 m/s2 d. 4 m/s2
b.
5 m/s2 e. 8 m/s2
c.
2,5 m/s2
17. Sebuah benda massanya 50 kg
(g = 10 m/s2) terletak pada bidang miring dengan sudut kemiringan A.
Jika tg A = ¾ , maka besar gaya normal bidang terhadap benda adalah ....
a. 400 N d. 750 N
b. 300 N e. 225 N
c. 200 N
18. Seseorang massanya 50 kg,
saat menaiki lift yang bergerak ternyata berat semuanya 700 N. Jika g = 10 m/s2,
dapat disimpulkan bahwa pada saat itu lift bergerak ke arah ....
a. Bawah dengan percepatan 2
m/s2
b. Bawah dengan percepatan 8
m/s2
c. Atas dengan percepatan 4 m/s2
d. Atas dengan percepatan 2 m/s2
e. Bawah dengan percepatan 10
m/s2
19. Sebuah benda yang beratnya
200 N di dorong oleh sebuah gaya sebesar 80 N. Jika g = 10 m/s2, maka
percepatan yang dialami benda adalah ....
a. 1 m/s2 d. 4 m/s2
b. 2 m/s2 e. 6 m/s2
c. 3 m/s2
20. Satuan gaya dalam SI adalah
Newton, maka rumus dimensi gaya adalah ....
a. [M.L.T-1] d. [M.L.T-3]
b. [M.L.T-2] e. [M.L2.T-3]
c. [M.L2.T-2]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar