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/s 2 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/s 2. Baagaimana jika 2 N diberikan pada benda yang bermassa 1 kg. maka bendanya akan memiliki percepatan 2 m/s 2, Jika 1 N di berikan benda benda 2 kg maka benda tersebut akan memiliki percepatan. m/s 2. Contoh lain besarnya gaya dapat dilihat pada benda yang bermasa 2 kg dan bergerak dengan percepatan 2 m/s 2 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 1 B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
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/s 2 atau g=10 m/s 2 ) 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 2 B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
Spirit property (Cp:081931887775) 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 Total gayanya adalah 50N-40N =10N ke kanan maka percepatannya.. F1= 40 N F2= 50 NN 2. Hitunglah gaya normal pada beberapa benda dibawah 10 kg 4 kg 8 kg 3. Sebuah peti dengan massa 8 kg di letakkan pada sebuah bidang miring yang licin dengan kemiringan 30o hitunglah percepatan peti tersebut 8 kg 3 By Fananta www.freezerfananta.wordpress.com
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) T 3 kg 5 kg 16N 5. Dua buah benda digantung pada sebuah katrol dengan m 1= 4kg dan m 2= 6 kg hitunglah a. Percepatan system benda b. Gaya tegangan tali Gambar gaya-gaya yang bekerja pada sistem m 2 m 1 m 2 m 1 Hitung percepatan system w 1 w 2 + T T = (m 1 + m 2 )a Hitung tegangan tali. untuk menghitung tegangan tali dapat dilihat system dari salah satu benda dilihat dari m 1 4 B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
T w 1 = m 1 a 6. Sebuah benda dihubungkan pada bidang miring dan dihubungkan pada beban seperti gambar dibawah, Tentukan percepatan system dan tegangan tali. 5 kg 5 kg 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/s 2 c. Lift begerak dipercepat kebawah dengan percepatan 2m/s 2 d. Tali lift putus sehingga lift jatuh bebas. 5 B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
Sistem dengan gaya gesek 1. Sebuah benda dengan massa 20kg berada pada bidang datar yang kasar μ s = 0,5 dan μ k = 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 a. Gaya gesek statis maksimum nilainya adalah f s = μ s N b. Jika gaya yang mendorong benda f s maka benda diam maka gunakan aplikasi hukum II newton pada benda diam F=80N f =. c. Jika gaya dorongnya > f s maka gaya geseknya adalah gaya gesek kinetis f k = μ k N d. Gunakan aplikasi hukum II newton pada benda dengan percepatan F=80N f k =. 6 B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com
2. Hitunglah percepatan system benda dan tegangan talinya pada gambar dibawah dibawah 4 kg μ s = 0,6 dan μ k = 0,3 10 kg 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. 7 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 m 2, dengan koefisien gesekan kinetis µ m 1 m 2 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 m M 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) 5 kg 5 kg 8 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 A 2m B 4m C 8m F= 200N 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/s 2 dan beban penyeimbang dipercepat dengan percepatan yang sama. a. Berapakah T 1 dan T 2? b. Berapakah gayayng dikerjakan kabel oleh penghela? (halliday & resnick Jilid 1) C T 1 T 2 B A 9 B y F a n a n t a www.freezerfananta.wordpress.com