Gaya Dan Hukum Newton

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN 1

GAYA DAN HUKUM NEWTON

A. GAYA

Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dapat menimbulkan perubahan gerak.

Contoh

Mobil yang sedang mogok ( diam ) dapat berjalan jika didorong ( diberi gaya ) , bola yang diam akan

bergerak jika ditendang ( diberi gaya ) dan benda yang sedang bergerak akan diam jika diberhentikan ((

diberi gaya ).

SATUAN GAYA

Satuan gaya dalam MKS atau SI adalah Newton ( N ) dan dalam CGS adalah dyne

1 N = 105 dyne

GAYA DAPAT MENGUBAH BENTUK BENDA

Contoh :

- Karet akan memanjang jika ditarik

- Telur akan pecah jika ditekan

GAYA DAPAT MENGUBAH KECEPATAN BENDA

Contoh :

- Karena didorong atau ditarik , benda yang mula – mula diam dapat bergerak.

GAYA SENTUH DAN GAYA TAK SENTUH

a. Gaya Sentuh

Adalah gaya yang timbul antara dua benda, jika kedua benda bersentuhan.

Contoh :

Gaya gesekan dan gaya angkat

b. Gaya Tak Sentuh

Adalah gaya yang timbul jika kedua benda tidak bersentuhan.

Contoh :

Gaya Magnit , Gaya Grafitasi , Gaya Listrik antara dua muatan listrik.

Dalam fisika dikenal bermacam – maca gaya diantaranya sbb :

- gaya otot

- gaya pegas

- gaya listrik

- gaya grafitasi

- gaya magnet

- gaya gesek

- gaya mesin

GAYA DAPAT DIUKUR DAN MEMILIKI ARAH

Gaya yang bekerja pada balok besarnya dapat dibaca pada neraca pegas ( dinamometer) dan arahnya

kearah yang menarik benda.


Contoh beberapa dinamometer

Gaya merupakan besaran yang selain memilki besar, juga memiliki arah.

Dalam fisika besaran yang memiliki besar dan arah disebut besaran vektor.

Karena gaya mempunyai besar dan arah , gaya dapat digambarkan sebagai anak panah.

Panjang garis menunjukkan besar gaya dan arah anak panah menunjukkan arah gaya.

Contoh1

Gaya yang besarnya 3 Newton kekanan dapat digambar sbb :

Jika 1 cm mewakili 1 Newton maka gaya yang besarnya 3 newton digambar dengan garis yang

panjangnya 3 cm kekanan.

F = 3 N

Contoh 2

Gaya yang besarnya 5 Newton kekiri dapat digambar sbb :

Jika 1 cm mewakili 1 Newton, maka gaya yang besarnya 5 Newton digambar dengan garis yang panjang

nya 5 cm

F = 5 N


RESULTAN GAYA

Dua atau lebih gaya dapat dipadukan ( dijumlahkan ). Perpaduan gaya disebut Resultan gaya

Contoh 1

F1 = 2 N F2 = 4 N

Pada contoh tersebut , dua buah gaya tersebut dapat diganti dengan sebuah gaya ( Resultan gaya ) sbb :

FR

Besarnya gaya resultan ( R ) adalah :

FR = F1 + F2 = 2 N + 4 N = 6 N

Contoh 2

F1 = 3 N F2 = 9N

Dua buah gaya tersebut dapat diganti dengan sebuah gaya ( Resultan Gaya ) sbb :

FR

Besarnya gaya resultan ( FR ) adalah :

FR = F1 + F2 = 3 N + 9 N = 12 N

Contoh 3

F2 = 2 N F1 = 4 N

•

Dua buah gaya tersebut dapat diganti dengan sebuah gaya ( resultan gaya ) sbb :

• FR

Besarnya gaya resultan ( R ) adalah :

FR = F1 + F2 = 4 N + ( - 2 N )

= 2 N

CATATAN

Tanda negatif menunjukkan arah gaya berlawanan dengan arah perpindahan.


ontoh soal 1

F1 = 2 N F2 = 4 N F3 = 6 N

Tentukanlah resultan gaya tersebut !

Penyelesaian

FR = F1 + F2 + F3

= 2 N + 4 N + 6 N

= 12 N ( ke kanan )

Contoh soal 2

F3 = 2 N F1 = 2 N F2 = 4 N


Penyelesaian

FR = F1 + F2 + F3

= 2 N + 4 N + ( - 2 N )

= 6 N – 2 N

= 4 N ( ke kanan )

Secara umum resultan beberapa gaya yang segaris kerja dapat ditulis dalam bentuk rumus sebagai berikut

FR = F1 + F2 + F3 + … + Fn

( n = banyaknya gaya )

Sedangkan untuk gaya – gaya yang saling tegak lurus dapat ditentukan melalui teorema Pythagoras

F1

FR

F2

FR2 =F1

2 + F2

2


Contoh

F1 = 3 N

F2 = 4 N


Penyelesaian

F1 = 3 N

FR

F2 = 4 N

FR2= 2

2

2

1 FF +

FR2 = 3

2 + 4

2

FR2 = 9 + 16

FR2 = 25

FR2 = 5

Jadi R = 5 N ( searah dengan R )

Soal

1. Tiga buah gaya masing – masing 20 N , 15 N dan 10 N bekerja pada sebuah benda.

Gaya kedua berlawanan arah dengan gaya pertama dan ketiga.

a. Tentukan resultan gaya tersebut

b. Tentukan pula arah gerak benda.

2. Sebuah benda ditarik dengan dua buah gaya

yang saling tegak lurus, masing - masing

6 N dan 8 N.

Tentukan :

a. resultan gaya

b. arah gerak benda

GAYA GESEKAN

Dalam membahas gerak , kita sering menganggap permukaan benda merupakan bidang licin. Hal itu

dilakukan dalam rangka meyederhanakan permasalahan. Sebenarnya permukaan yang benar – benar licin

itu tidak ada. Artinya pada setiap dua permukaan benda yang bersentuhan selalu timbul gesekan.

Pada dua buah benda yang bergesekan selalu terdapat sebuah gaya yang disebut gaya gesekan. Arah gaya

gesekan berlawanan dengan arah gerak benda.


Oleh karena itu gaya gesekan juga sering disebut gaya hambat. Gaya gesekan termasuk gaya sentuh. Hal

itu disebabkan gaya gesekan hanya dapat timbul jika dua buah permukaan benda bersentuhan.

F

Fg

Ket : F = gaya tarik

Fg = gaya gesek

Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bergesekan dan arahnya berlawanan

dengan arah gerak benda.

Salah satu manfaat gaya gesekan dalam kehidupan sehari – hari

Misalnya jalan raya dibuat permukaannya tidak licin, tetapi kasar. Tujuannya supaya terjadi gaya

gesekan antara ban mobil dan permukaan jalan raya sehingga mobildapt bergerak. Apa yang terjadi jika

permukaan jalan licin ? Mobil tidak dapat bergerak sedangkan ban berputar di tempat.

BERAT BENDA

Berat benda adalah besar gaya tarik ( grafitasi buni ) terhadap benda tersebut.

Berat benda ditentukan oleh massa benda dan grafitasi bumi.

Berat benda sering dilambangkan dengan W

W = m g

KET :

W = Berat benda , satuannya N

m = Massa benda , satuannya kg

g = grafitasi bumi , satuannya N/kg

Soal

Massa seorang astronot adalah 80 kg. Berapa berat astronot dibumi dan dibulan , jika percepatan

grafitasi buni 9,8 m/s2 dan percepatan grafitasi bulan 1,6 m/s

2.

B. HUKUM NEWTON

1. HUKUM I NEWTON

Bunyi Hukum I Newton :

Setiap benda selalu dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, selama tidak ada gaya luar

yang mengubahnya


- Hukum I Newton dapat juga dinyatakan :

Jika Resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol maka benda yang mula – mula diam akan terus

diam ( mempertahankan keadaan diam ) , sedangakan jika benda mula – mula bergerak akan terus

bergerak dengan kecepatan tetap ( mempertahankan kedaan geraknya ).

Secara matematis Hukum I Newton dinyatakan sebagai berikut :

∑ F = 0

Contoh berikut menunjukkan Resultan Gaya =0 ( ∑ F = 0 )

a.

Tak ada gaya bekerja pada benda ( ∑F = 0 )

b.

5 N 5 N

Pada benda bekerja gaya –gaya mendatar yang seimbang ( ∑F = 0 )

c.

7 N

5 N 5 N

7 N

Pada benda bekerja gaya-gaya mendatar dan vertikal yang seimbang ( ∑F = 0 )

HUKUM II NEWTON

Bunyi Hukum II Newton

Percepatan yang terjadi pada sebuah benda berbanding lurus dan searah dengan resultan gaya yang

mengenainya dan berbanding terbalik dengan massanya.

Secara matematis pernyataan ini dapat dirumuskan :

Keterangan :

a = m

F atau F = m a F = gaya ( N )

a = percepatan ( m/s2 )

m = massa benda


KETERANGAN :

F = gaya ( N )

a = percepatan ( m/s2 )

m = massa benda ( kg )

Soal

Sebuah benda massanya 5 kg dikenai gaya sehingga bergerak dengan percepatan 6 m/s2 . Tentukan

percepatan yang terjadi jika gaya itu bekerja pada benda bermassa 2 kg dan 4 kg

HUKUM III NEWTON

Bunyi hukum III Newton :

Jika benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua , maka benda keduapun akan mengerjakan

gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

Hukum III Newton juga sering disebut hukum

aksi – reaksi.

Faksi = - Freaksi

Soal

Sebuah besi bermassa 10 kg diatas meja. Berapa besar gaya yang dikerjakan meja pada besi dan kemana

arah gaya tersebut.


ENERGI

Adalah kemampuan untuk melakukan kerja (usaha )

SATUAN ENERGI

Dalam MKS atau SI satuannya Joule. Sedangkan dalam CGS satuannya erg

KET : 1 Joule = 107 erg

Energi terdiri dari berbagai bentuk , misalnya : energi listrik , energi panas , energi kimia , energi

potensial , energi kinetik , energi mekanik, energi bunyi , energi nukilir.

ENERGI KIMIA

Adalah energi yang terdapat pada zat. Misalnya

Didalam bahan makanan , di dalam bahan bakar , dan didalam bahan kimia lain. Sebagian besar energi

yang digunakan manusia atau mahkluk hidup lain berasal dari energi kimia.

ENERGI CAHAYA

Adalah energi yang dihasilkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik.

ENERGI LISTRIK

Adalah energi adalah energi yang berasal dari arus listrik . Energi listrik dapat dimanfaatkan menjadi

energi kinetik ( gerak ) , energi cahaya atau panas . Alat – alat yang dapat menghasilkan energi listrik,

diantaranya baterai, aki dan generator.

ENERGI BUNYI

Adalah energi yang terdapat pada sumber bunyi yang bergetar. Misalnya bunyi gitar , gelas pecah , suara

radio dan kentongan yang dipukul.

ENERGI NUKLIR

Adalah energi yang dihasilkan oleh reaksi inti bahan radioaktif.

ENERGI POTENSIAL

Adalah energi yang dimilki benda karena kedudukannya atau posisinya.

Benda

h

TANAH

Pada gambar diatas , jika benda tersebut massanya m kg dan ketinggian benda h meter sedangkan

besarnya grafitasi bumi g m/s2 maka besarnya energi potensial dirumuskan :

Ep = m x g x h


KETERANGAN :

Ep = Energi potensial ( satuannya : Joule )

m = massa benda ( satuannya : Kg )

g = grafitsi bumi ( satuannya : m/s2 )

h = tinggi benda atau kedudukan benda

( satuannya : m )

Soal

Massa sebuah benda 5 kg. Apabila benda berada pada ketinggian 10 m dari atas tanah dan percepatan

grafitasi bumi adalah 9,8 m/2. Berapakah besarnya energi potensial benda tersebut !

ENERGI KINETIK

Adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya.

Energi kinetik dirumuskan :

KETERANGAN :

Ek = Energi kinetik ( satuannya : joule )

m = massa benda ( satuannya : kg )

v = kecepatan benda ( satuannya : m/s )

Soal

Sebuah mobil yang massanya 700 kg bergerak dengan kecepatan 15 m/s. Berapakah besarnya energi

kinetik yang dimilki mobil tersebut !

ENERGI MEKANIK

Jika kita melepaskan ( menjatuhkan ) benda dari ketinggian tertentu , maka saat benda belum dilepas ,

energi potensialnya adalah paling besar sedangkan energi kinetiknya adalah nol .

Pada waktu benda dilepas, energi potensialnya semakin berkurang sedangkan energi kinetiknya semakin

besar.

Pada saat menyentuh tanah , energi potensialnya nol sedangkan energi kinetiknya paling besar.

Pada kejadian tersebut, mulai dari benda belum dilepas sampai dengan benda menyentuh tanah energi

mekaniknya selalu tetap.

KETERANGAN

Em = Energi mekanik

Ep = Energi potensial

Ek = Energi kinetik

Ek = 2

2

1mv

EM = Ep + Ek


Soal

Sebuah mangga yang massanya 0,5 kg menggantung pada tangkainya pada sebuah pohon . Tinggi

mangga dengan tanah adalah 6 meter.

a.Berapakah besarnya energi potensial , energi , kinetik dan energi mekanik buah mangga tersebut !.

b. Jika buah mangga tersebut jatuh, dan posisi buah mangga tersebut dari tanah adalah 4 m berapakah

besarnya energi potensial , energi kinetik dan energi mekanik buah mangga tersebut !.

c. Jika buah mangga tersebut jatuh, dan posisi buah mangga tersebut dari tanah adalah 2 m, berapakah

besarnya energi potensial , energi kinetik dan energi mekanik buah mangga tersebut

d. Jika buah mangga tersebut jatuh, dan posisi buah mangga tersebut tepat menyentuh tanah, berapakah

besarnya energi potensial , energi kinetik dan energi mekanik buah mangga tersebut

PERUBAHAN BENTUK ENERGI DAN HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Dengan konsep di atas, maka energi dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Tidak semua

energi dapat langsung dimanfaatkan tetapi perlu diubah ke bentuk lain.

Contoh perubahan energi antara lain sebagai berikut :

a. Energi listrik menjadi energi panas, misalnya pada setrikalistrik, kompor listrik, dan solder listrik.

b. Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.

c. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman (pengisian) aki.

d. Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis

2. HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Tetapi energi hanya dapat diubah dari bentuk yang

satu ke bentuk lainnya.

SUMBER ENERGI

Adalah semua benda atau zat yang dapat menghasilkan energi.

Misalnya :

1. Pembangkit tenaga listrik , merupakan sumber energi listrik

2. Bahan makanan , minyak bumi dan lainnya merupakan sumber energi kimia

3. Lampu atau api merupakan sumber energi

atau cahaya

SUMBER ENERGI ALTERNATIF YANG MEMPUNYAI KADAR POLUSI RENDAH

Misalnya :

1. Energi matahari

2. Energi panas bumi

3. Energi air

4. Energi angin

Documents

Gaya Dan Hukum Newton