Hukum Newton tentang Gerak

Hukum Newton tentang Gerak

PETA KONSEP Gerak Aristoteles Galileo Newton hasil Hukum I Newton Hukum II Newton Hukum III Newton tentang tentang tentang Kelembaman Gaya Aksi-Reaksi aplikasi pada Gerak Lurus Gerak Parabola Gerak Melingkar

Materi A. Gerak menurut Aristoteles D. Hukum Ketiga Newton: Aksi-Reaksi B. Hukum Pertama Newton E. Macam-Macam Gaya C. Hukum Kedua Newton F. Penerapan Hukum Newton Lebih Lanjut

A. Gerak menurut Aristoteles Sekitar 2300 tahun yang lampau, Aristoteles (seorang filsuf Yunani Kuno yang masyur) memiliki pemahaman bahwa gaya adalah penyebab gerakan Menurut Aristoteles, apabila tidak ada gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda itu tidak akan melakukan gerakan Gerak menurut Aristoteles dibedakan menjadi gerak alamiah dan gerak terganggu Dalam pandangan Aristoteles, daun-daun kering yang jatuh ke tanah mengalami gerak alamiah. Karena daun-daun kering lebih banyak mengandung unsur tanah maka daun-daun itu jatuh ke tanah

Pandangan Aristoteles mengenai gerak benda dibantah oleh Galileo Galilei Galileo menggunakan bukti empiris dalam bantahannya, yaitu bukti yang didasarkan pada eksperimen Pandangan Galileo sama dengan Copernicus yang menganggap bahwa bumi bukanlah pusat tata surya Galileo memiliki konsep tentang kelembaman atau inersia, yaitu kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan gerakannya

B. Hukum Pertama Newton Konsep kelembaman Galileo memberi ilham kepada Isaac Newton dalam merumuskan pandangannya tentang gerak Pandangan Newton tentang gerak dituangkan dalam karyanya yang berjudul Principia Mathematica Philosophie Naturalis (Prinsip-Prinsip Matematika bagi Filsafat Alam) Dalam hukum pertamanya, Newton menyatakan Setiap benda akan terus berada pada keadaan diam atau bergerak dengan kelajuan tetap sepanjang garis lurus jika tidak dipaksa untuk mengubah keadaan geraknya itu oleh gaya-gaya yang bekerja padanya

C. Hukum Kedua Newton Dalam hukum keduanya, Newton menyatakan Resultan gaya yang bekerja pada suatu benda mengakibatkan terjadinya perubahan kecepatan. Perubahan kecepatan tiap satu satuan waktu yang dialami oleh benda itu berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja padanya Secara kuantitatif, hukum kedua Newton dirumuskan F ma a m 1 F

Tinjau sebuah balok yang berada di atas permukaan air yang membeku dan didorong ke kanan dengan gaya 5 newton Dalam situasi itu, dorongan 5 N adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada balok. Percepatan balok adalah a m F 5 2 N/kg 2,5 m/s Searah dengan gaya yang bekerja (ke kanan) 2 Menurut hukum kedua Newton Percepatan benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja pada benda itu Percepatan benda berbanding terbalik dengan massa benda itu Massa merupakan ukuran keengganan dari suatu benda untuk mengubah geraknya Makin besar massa suatu benda, makin enggan benda itu berubah dalam gerakannya

D. Hukum Ketiga Newton: Aksi-Reaksi Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa gaya selalu berpasangan Jika suatu benda (sebut benda pertama) mengerjakan gaya pada benda lain (sebut benda kedua), benda kedua akan melakukan gaya pada benda pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan dengan gaya yang dikerjakan benda pertama pada benda kedua Gaya pertama = gaya aksi; gaya kedua = gaya reaksi Untuk menentukan pasangan gaya aksi-reaksi perlu dipahami terlebih dahulu oleh siapa gaya tersebut dikerjakan dan pada siapa gaya itu dikerjakan (diderita) Prinsip penting yang harus dipahami dalam hukum ketiga Newton 1. Gaya aksi dan gaya reaksi mempunyai besar sama tetapi arah kedua gaya berlawanan 2. Gaya aksi dan gaya reaksi tidak pernah bekerja pada benda yang sama 3. Gaya reaksi bekerja pada benda yang melakukan gaya aksi 4. Gaya aksi dan gaya reaksi terletak pada satu garis kerja

E. Macam-Macam Gaya Gaya yang akan kita pelajari meliputi 1. Gaya gravitasi bumi 2. Gaya normal 3. Gaya gesekan 1. Gaya Gravitas Bumi Setiap benda bermassa yang berada di sekitar bumi selalu akan mendapatkan tarikan dari bumi yang disebut gaya berat atau gaya gravitasi bumi Arah gaya gravitasi bumi selalu menuju ke pusat bumi Gaya gravitasi bumi menyebabkan air yang disemburkan ke atas akan jatuh kembali ke tanah

2. Gaya Normal Tinjau sebuah balok berikut ini w N w Gaya w adalah gaya berat yang dikerjakan oleh bumi pada balok Reaksi dari gaya itu adalah gaya yang bekerja pada bumi yang besarnya sama dengan w, tetapi arahnya berlawanan Gaya berat diteruskan oleh balok sehingga menekan permukaan dengan gaya w Berdasarkan prinsip aksi-reaksi, gaya yang dikerjakan oleh permukaan meja pada balok, besarnya sama dengan w dan arahnya berlawanan dengan w Gaya ini dinamakan gaya normal dan ditulis sebagai N Besar gaya normal adalah F w N 0 w N w N Jadi, besarnya gaya normal sama dengan gaya gravitasi, yakni berat balok itu

3. Gaya Gesekan Gaya gesekan muncul ketika terjadi gesekan antara dua permukaan benda Tinjau sebuah balok yang sedang didorong Arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah kecepatan Besar gaya gesekan bergantung pada permukaan gesek, yaitu koefisien gesekan yang dimiliki oleh dua permukaan yang bersentuhan Tepat ketika balok didorong, muncul gaya penyeimbang (f g ) yang bekerja pada permukaan balok bagian bawah Gaya f g selalu mengimbangi gaya dorong Gaya dorong diperbesar, gaya f g ikut menyesuaikan diri

Pada saat gaya dorong mencapai nilai tertentu, besar f g pun mencapai nilai yang sama. Namun, kemudian gaya f g besarnya berkurang drastis seperti grafik berikut ini Tepat setelah f g mencapai nilai konstan, balok mudah digeser Besarnya f g mencapai nilai maksimum pada saat t = t b. Secara matematis, ditulis f g maks μ s N N = besar gaya normal; s = koefisien gesekan statis Pada fase konstan, yakni setelah t = t b, besar f g adalah f g maks μ k N k = koefisien gesekan kinetis Koefisien s dan m k bergantung pada sifat permukaan yang bergesekan Gaya pengimbang f g disebut gaya gesekan Gaya gesekan sebelum t = t b disebut gaya gesekan statis Gaya gesekan setelah t = t b disebut gaya gesekan kinetis

F. Penerapan Hukum Newton Lebih Lanjut 1. Gadis Jelita dalam Kisah Samaratungga Diagram gaya yang bekerja pada sistem cerita Samaratungga adalah Kita tinjau gaya-gaya yang bekerja pada gambar di atas menggunakan hukum-hukum Newton tentang gerak Massa gadis 40 kg; massa kereta 2 kg; gadis dan kereta terpisah 15 m; gaya tarik gadis 30 N Dengan menerapkan hukum-hukum Newton diperoleh percepatan gadis 0,75 m/s 2 ; percepatan kereta luncur 15 m/s 2

2. Balok-Balok Berbaris Tiga buah balok saling berimpit 3. Gaya Sentripetal Kita tinjau gerak melingkar bola yang diikat dengan tali Dengan menguraikan gaya-gaya yang bekerja pada balok maka diperoleh F 1 + f 1 + f 2 + f 3 = (m 1 + m 2 + m 3 )a Berdasarkan hukum kedua Newton F = T + w = ma s Arah vertikal (arah positif) T cos q mg = 0 Arah pusat atau mendatar (arah positif) T sin q ma s 2 v m l sin q