Dinamika Partikel: Newton’s laws in motion · PDF fileAplikasi Hukum II Newton pada...
Transcript of Dinamika Partikel: Newton’s laws in motion · PDF fileAplikasi Hukum II Newton pada...
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
1 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
DINAMIKA PARTIKEL (Hukum gerak Newton)
A. Gaya Gaya merupakan dorongan/tarikan terhadap suatu benda yang membuat benda memiliki
percepatan atau dapat merubah bentuk benda. Misalnya saja seseorang yang mendorong
kursi, sehingga kursi bergerak. Dalam hal ini kursi mendapat gaya dorong oleh orang tersebut.
Jenis gaya dapat dibedakan menjadi 2, yaitu gaya kontak dan gaya non kontak. Gaya kontak
merupakan gaya yang dihasilkan oleh kontak dua benda secara langsung dan gaya non kontak
merupakan gaya yang diberikan tanpa adanya kontak langsung dengan benda. Gaya juga
merupakan besaran vector. Satuan gaya adalah Newton (N) yang setara dengan kg m/s2
B. Hukum I Newton
Hukum I newton menjelaskan tentang keadaan atau kondisi benda yang tidak mendapat
gaya. Benda yang tidak mendapatkan gaya akan selalu diam atau tetap bergerak lurus
beraturan. Setiap benda memiliki kecenderungan mempertahankan kondisi semula. Bila
kondisi semula diam maka benda tersebut akan selalu diam dan jika bergerak konstan benda
tersebut akan tetap bergerak. Contohnya jika kita berkendara mobil dan tiba-tiba mobil
mengerem mendadak maka tubuh kita akan terdorong kedepan. Hal ini terjadi karena pada
saat mobil berjalan kondisi kita juga ikut berjalan lalu mobil berhenti secara tiba-tiba, maka
tubuh kita yang semula bergerak akan mempertahankan konsinya yang bergerak.
Kecenderungan benda untuk mempertahankan kondisinya seperti sebelumnya disebut
inersia.
Massa dan Inersia
Massa merupakan ukuran inersia suatu benda. Makin besar massanya maka inersia suatu
benda juaga besar, misalnya benda yang bermassa 8 kg lebih mudah di gerakkan dari pada
menggerakkan benda yang bermassa 10kg dengan gaya yang sama.
C. Hukum II Newton
Gaya dan percepatan
Besarnya percepatan benda sebanding dengan besarnya gaya dan berbanding terbalik
dengan besarnya massa, misalnya besarnya gaya 1 N berarti, jika diberikan pada benda
yang bermassa 1 kg, maka benda tersebut akan bergerak dengan percepatan 1 m/s2.
Baagaimana jika 2 N diberikan pada benda yang bermassa 1 kg. maka bendanya akan memiliki
percepatan 2 m/s2 , Jika 1 N di berikan benda benda 2 kg maka benda tersebut akan memiliki
percepatan…. m/s2. Contoh lain besarnya gaya dapat dilihat pada benda yang bermasa 2 kg
dan bergerak dengan percepatan 2 m/s2 maka benda tersebut memiliki total gaya 4 N searah
dengan percepatan benda.
Contoh Soal:
Sebuah benda yang bermasa 2 kg yang mula-mula diam diberikan gaya konstan sebesar 4 N,
hitunglah:
a. Percepatan benda
b. Kecepatan benda setelah 5 detik
c. Perpindahan benda selama 5 detik
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
2 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
Solusi
Pengenalan Beberapa macam gaya dalam aplikasi Hukum II Newton
Gaya Berat (Gaya tarikan oleh gravitasi) (w)
Setiap benda yang berada di bumi maka akan selaulu ditarik oleh gaya gravitasi bumi.
Sehingga benda tersebut akan selalu memiliki percepatan (yang juga dikenal sebagai
percepatan gravitasi bumi g= 9,8 m/s2 atau g=10 m/s2) sehingga benda yang berada di
bumi pasti memiliki gaya berat. Contohnya benda yang bermassa 10 kg, maka gaya
beratnya adalah 980 N.
Gaya Normal (N)
Gaya normal adalah gaya yang menopang benda/gaya tekan yang diberikan oleh bidang
yang arahnya selalu tegak lurus pada bidang sentuh.
Gaya Gesek (f)
Gaya gesek merupakan gaya hambat pada benda yang diakaibatkan oleh kekasaran bidang
sentuh. Besarnya gaya gesek pada suatu bidang sentuh sebanding dengan tingkat
kekaksarannya (µ) dan juga sebanding dengan besarnya gaya normal yang dialami benda.
𝒇 = 𝝁𝑵
Gaya gesek ada dua jenis yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis, untuk
menggerakan benda pada sebuah permukaan yang kasar diperlukan gaya yang lebih besar
dari gaya gesek statisnya. Ketika benda sudah bergerak maka gaya geseknya berubah
menjadi gaya gesek kinetis yang nilainya lebih kecil dari pada gaya gesek statis.
Gaya Tegangan tali (T)
Gaya tegangan tali adalah gaya yang tahan tali yang di tarik dengan gaya tertentu.
Contoh:
Gambarlah gaya-gaya yang terjadi pada sisitem. Pada system sebelah kiri kondisi bidang
sentuh kasar
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
3 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
F1= 40 N F2= 50
NN
Aplikasi Hukum II Newton pada perhitungan soal
Hukum II newton banyak di aplikasikan untuk menghitung gaya, percepatan benda dan
beberapa permasalahan mekanika yang lain. Pada dasarnya ada dua keadaan gerak
yang akan dihitung dengan hukum II newton yaitu keadaan ketika benda tanpa
percepatan (diam atau bergerak konstan) dan keadaan benda dengan percepatan. Untuk
keadaan benda yang tanpa percepatan maka total gayanya pada system ∑𝑭 = 𝟎 dan
yang memiliki percepatan ∑F=m.a
Contoh soal
System tanpa gaya gesek
1. Dua buah gaya F1= 40N dan F2= 50N bekerja pada sebuah benda dengan massa 10 kg pada
arah berlawanan, hitunglah percepatan yang dialami benda
Solusi
2. Hitunglah gaya normal pada beberapa benda dibawah
3. Sebuah peti dengan massa 8 kg di letakkan pada sebuah bidang miring yang licin dengan
kemiringan 30o hitunglah percepatan peti tersebut
Solusi
Total gayanya adalah 50N-40N =10N
ke kanan maka percepatannya …..
10 kg 4 kg
8 kg
8 kg
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
4 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
16N T
4. Dua buah balok yang bermassa 3 kg dan 5 kg yang terletak pada bidang yang licin di tarik
dengan gaya 16 N. Tentukan :
a. Percepatan system benda
b. Gaya tegangan tali (T)
Solusi
5. Dua buah benda digantung pada sebuah katrol dengan m1= 4kg dan m2= 6 kg hitunglah
a. Percepatan system benda
b. Gaya tegangan tali
Solusi
Gambar gaya-gaya yang bekerja pada sistem
Hitung percepatan system
𝒘𝟏 −𝒘𝟐 + 𝑻 − 𝑻 = (𝒎𝟏 + 𝒎𝟐)𝒂
Hitung tegangan tali.
untuk menghitung tegangan tali dapat dilihat system dari salah satu benda
dilihat dari 𝑚1
m1
m2 m1
m2
3 kg 5 kg
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
5 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
𝑻 − 𝒘𝟏 = 𝒎𝟏𝒂
6. Sebuah benda dihubungkan pada bidang miring dan dihubungkan pada beban seperti
gambar dibawah, Tentukan percepatan system dan tegangan tali.
Solusi
7. Seseorang dengan masa 60 kg menimbang badannya didalam lift, tentukan angka yang
ditunjukkan oleh timbangan jika :
a. Lift bergerak konstan keatas dan kebawah
b. Lift bergerak dipercepat keatas dengan percepatan 2 m/s2
c. Lift begerak dipercepat kebawah dengan percepatan 2m/s2
d. Tali lift putus sehingga lift jatuh bebas.
Solusi
5 kg 5 kg
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
6 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
F=80N
𝑓 =….
F=80N
𝑓𝑘 =….
Sistem dengan gaya gesek
1. Sebuah benda dengan massa 20kg berada pada bidang datar yang kasar 𝜇𝑠 =
0,5 𝑑𝑎𝑛 𝜇𝑘 = 0,2. Hitunglah:
a. Gaya gesek statis maksimum
b. Gaya gesek benda terhadap bidang jika benda di dorong dengan gaya 80N
c. Gaya gesek benda terhadap bidang jika benda di dorong dengan gaya 150 N
d. Berapakah percepatan system benda pada soal c
Solusi
a. Gaya gesek statis maksimum nilainya adalah 𝒇𝒔 = 𝝁𝒔𝑵
b. Jika gaya yang mendorong benda ≤ 𝒇𝒔 maka benda diam maka gunakan aplikasi
hukum II newton pada benda diam
c. Jika gaya dorongnya > 𝒇𝒔 maka gaya geseknya adalah gaya gesek kinetis 𝒇𝒌 = 𝝁𝒌𝑵
d. Gunakan aplikasi hukum II newton pada benda dengan percepatan
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
7 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
10 kg
2. Hitunglah percepatan system benda dan tegangan talinya pada gambar dibawah
dibawah
D. Hukum III Newton
Hukum III Newton menyatakan bahw jika benda pertama memberikan gaya pad benda
yang kedua, maka benda kedua akan memberikan gaya yang sama besar dengan arah
berlawanan pada benda pertama. Hukum III juga dikenal sebagai hokum aksi reaksi.
Contoh dalam kehidupan nyata adalah ketika anda menendang lemari, maka apa yang
anda akan merasa kesakitan. hal ini karena ketika kaki memberikan gaya pada lemari,
maka lemari akan memberikan gaya juga pada kaki, sehingga kaki akan merasa
kesakitan.
Perlu diingat pada hokum II newton bahwa:
bahwa dalam setiap interaksi ada pasangan gaya yang bekerja pada dua benda yang
berinteraksi.
Besar gaya pada benda pertama sama dengan gaya pada benda kedua.
Arah gaya pada benda pertama berlawanan dengan arah gaya pada benda kedua.
Gaya-gayanya selalu muncul berpasangan besar sama arah berlawanan.
4 kg
𝜇𝑠 = 0,6 𝑑𝑎𝑛 𝜇𝑘 = 0,3
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
8 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
Contoh soal :
Soal Variasi
1. Hitunglah tegangan tali (T) pada system dibawah jika system mengalami percepatan kearah
m2, dengan koefisien gesekan kinetis µ
2. Sebuah balok pada system setimbang(diam) ditunjukkan pda gambar dibawah, bila masa
balok(M= 4kg) dan masa beban(m= 2 kg) tentukan :
a. Gaya gesek balok terhadap meja
b. Koefisien gesek balok terhadap meja
3. What is the acceleration of the system sown at fig. 1 if the koefisien kinetic friction is 0,1?
(Assume the block start from rest) (giancoli:General physics)
M
m
5 kg 5 kg
m1
m2
Spirit property (Cp:081931887775) [DINAMIKA PARTIKEL: NEWTON’S LAWS IN MOTION]
9 | B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
4. Benda A, B dan C yang masing-masing masanya 4kg, 6kg dan 8 kg disusun seperti pada
gambar berikut dan masing masin mempunyai koefisien gesek µ=0,5 jka balok B
ditarikdengan gaya F maka tentukan:
a. Kecepatan balok B ketika Balok A jatuh
b. Kecepatan balok B ketika Balok B Tepat jatuh dari balok C
5. Sebuah sistem elevator terdiri dari sangkar elevator (A), beban penyeimbang (B) , Mesin
Penghela (C), kabel dan katrol, seperti terlihat pada gambar. Masa sangkar 1100 kg dan
masa beban penyeimbang 1000 kg. Masa kabel, katrol dan gesekan diabaikan. Elevator
dipercepat ke atas sebesar 2 m/s2 dan beban penyeimbang dipercepat dengan percepatan
yang sama.
a. Berapakah T1 dan T2?
b. Berapakah gayayng dikerjakan kabel oleh penghela? (halliday & resnick Jilid 1)
B
4m
A
2m
C
8m
F= 200N
C
B A
T1 T2