Untuk Kelas : SMA X 1.INFORMASI UMUM
Terima Kasih atas Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karuniaNya sehingga Saya dapat menyelesaikan bahan ajar tentang Hukum II Newton ini. Bahan ajar ini telah penulis susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan bahan ajar ini Untuk itu penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada Dosen Pengasuh, Bapak Dr. Ketang Wiyono M. Pd. Dan Ibu Evelina Astra Patriot M.Pd. yang telah membimbing dengan Sangat Baik Mata kuliah ini. Terlepas dari semua itu, Saya menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka Saya menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar Saya dapat memperbaiki bahan ajar ini. Akhir kata Saya berharap semoga bahan ajar tentang Hukum II Newton ini dapat memberikan manfaat maupun inspirasi terhadap pembaca. Indralaya, 2024 Penulis Kata Pengantar
KOMPETENSI DASAR Menerapkan Hukum Newton sebagai prinsip dasar dinamika untuk gerak lurus, gerak vertikal, dan gerak melingkar beraturan INDIKATOR PENCAPAIAN Mengidentifikasi penerapan prinsip hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari. Menyelidiki karakteristik gesekan statis dan kinetis Menerapkan hukum II Newton pada gerak benda pada bidang miring tanpa gesekan Menerapkan Hukum II Newton pada gerak benda di Katrol Menerapkan hukum II Newton pada gerak melingkar TUJUAN PEMBELAJARAN Mahasiswa Mampu mendeskripsikan Gaya berdasarkan Hukum II Newton Mahasiswa Mampu Menyelidiki Karakteristik Gaya yang bekerja pada Benda Benda Mahasiswa Mampu Menerapkan Hukum II Newton Pada Benda di Bidang datar, Bidang Miring dan katrol Mahasiswa Mampu menerapkan Hukum II Newton pada Gerak Melingkar
A. GAYA DAN HUKUM II NEWTON Pertanyaan Pendahuluan Di Suatu jalan Raya terdapat 2 Mobil yang sedang bergerak dan 1 mobil yang tengah berhenti. Mobil A dan Mobil B Sedang bergerak dan Mobil C tengah Parkir. 1. Dari ketiga Mobil ini: Mobil A bergerak dengan Kecepatan Konstan Mobil B bergerak dengan Kecepatan x dan beberapa saat kemudian bergerak dengan kecepatan y dimana mobil ini bergerak makin lama makin cepat Mobil C berhenti Dari 3 Mobil tersebut, Manakah Mobil yang sedang dikerjakan Suatu Gaya? Kemukakan Alasan Anda!
Gaya menyebabkan percepatan. Arah gaya searah dengan arah percepatan. Dari sini dapat disimpulkan bahwa gaya adalah besaran yang mempunyai besar dan arah. Ini berarti, gaya dapat digolongkan sebagai sebuah vektor. Dalam kehidupan sehari-hari, tiap orang sebenarnya punya konsep dasar tentang gaya. Misalnya pada waktu kita menarik atau mendorong suatu benda atau kita menendang bola, kita mengatakan bahwa kita mengerjakan suatu gaya pada benda itu. Gaya dapat mengubah arah gerak suatu benda, gaya dapat mengubah bentuk suatu benda serta gaya juga dapat mengubah ukuran suatu benda dengan syarat gaya yang kita berikan cukup besar. 1. Pengertian Gaya Mendorong Gerobak
Sekarang kita lakukan percobaan lainKali ini massa bendanya divariasi tetapi gayanya dipertahankan tetap sama. Jika massa benda diperbesar 2 kali, ternyata percepatannya menjadi ½ kaliDemikian juga jika massa benda diperbesar 4 kali, percepatannya menjadi 4 kali percepatan semulaDan sini kita bisa simpulkan bahwa percepatan suatu benda berbanding terbalik dengan massa benda itu. Hukum Newton II akan membicarakan keadaan benda jika resultan gaya yang bekerja tidak nol. Bayangkan anda mendorong sebuah benda yang gaya F dilantai yang licin sekali sehingga benda itu bergerak dengan percepatan a. Menurut hasil percobaan Newton, jika gayanya diperbesar 2 kali ternyata percepatannya menjadi. 2 kali lebih besar. Demikian juga jika gaya diperbesar 3 kali percepatannya lebih besar 3 kali lipatDan sini kita simpulkan bahwa percepatan sebanding dengan resultan gaya yang bekerja. 2. Gaya Menurut Hukum II Newton Sir Issac Newton
Dengan Rumusan Matematis: Kedua kesimpulan yang diperoleh dari eksperimen tersebut dapat diringkaskan dalam Hukum Newton II: Percepatan suatu benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massanya, Dengan ∑F = Jumlah Gaya(N) m = Massa Benda (kg) a = Percepatan (m/s2) Maka Dari itu, Berdasarkan Perumusan Matematis Newton, dapat disimpulkan bahwa Benda yang bergerak berubah beraturan yang memiliki percepatan dapat di artikan sedang dikerjakan Gaya pada benda tersebut. 2. Dimensi Gaya dari Hukum Newton Dari perhitungan Matematis, Gaya memiliki dimensi seperti Besaran besaran pada umumnya:
a. Gaya Berat Gaya berat adalah gaya yang selalu ada pada setiap benda yang masih berada dalam medan Gravitasi. Gaya ini disimbolkan dengan W weight) yang memiliki dimensi yang sama dengan gaya umum dengan perumusan matematis : Gaya gesekan adalah Gaya horizontal sejajar bidang yang timbul akibat kontak antara benda dan bidang atau antara kedua benda. Gaya gesekan adalah Gaya yang bersifat Kontra dengan Gaya yang sedang bekerja, artinya Gaya Gesekan bekerja Berlawanan arah dengan Gaya yang sedang bekerja/dikerjakan pada Benda 4. Jenis-Jenis Gaya W = mg b.Gaya gesekan Jalan Aspal adalah salah satu contoh Bidang Kasar
Gaya Gesekan Statis Secara Umum Gaya Gesekan terbagi menjadi 2 Bagian Gaya Gesekan Statis adalah gaya gesekan yang sifatnya menahan benda agar tetap diam. Secara matematisGaya gesekan ini bernilai: ·Gaya Gesekan Kinetis Gaya Gesekan Kinetis adalah gaya gesekan yang sifatnya menahan Gerak benda agar benda memperlambat kecepatannya. Secara matematis, Gaya gesekan ini bernilai:
·Hubungan antara Gaya gesek Statis dan Gaya Gesek Kinetis Dari Banyak definisi dapat ditemukan Hubungan Antara kedua Gaya gesekan ini C. Gaya Sentripetal Seringkali saat kita melewati jalan berkelok, kita akan merasa terdampar dari pusat lingkarannya Gaya Gesekan Statis lebih Besar dari Gaya Gesek Kinetis untuk benda dan Bidang sentuh yang sama 1. Koefisien Gesekan statis lebih besar dari Koefisien Gesek kinetis untuk benda dan bidang sentuh yang sama 2. Gaya Gesekan Statis Maksimum adalah titik kritis menuju Gaya Gesekan Kinetis 3. Gaya Gesekan Kinetis Cenderung Konstan dibandingkan dengan Gaya Gesekan Statis 4. Mobil Berbelok (Sumber : Blogger)
Hal ini lah yang disebut dengan Gaya Sentripetal yang memiliki hubungan jelas dengan Hukum II Newton dan secara matematis dituliskan: a. Benda yang bergerak di bidang datar licin dengan gaya sejajar bidang 4. Kasus-Kasus hukum II Newton Seperti kasus diatas, Percepatan yang dialami benda adalah b. Benda yang bergerak di bidang datar licin dengan gaya sejajar bidang
C. Benda yang bergerak di bidang miring licin d. Benda yang bergerak dibidang miring kasar
e. Sistem Katrol Licin Percepatan untuk sistem katrol licin ini adalah :
RANGKUMAN Hukum II Newton menyebutkan bahwa Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda besarnya berbanding lurus dengan gaya tersebut, searah dengan gaya tersebut, dan berbanding terbalik dengan massanya Massa tidak sama dengan Berat, Massa tidak dapat berubah sementara Berat dapat berubah ubah sesuai dengan medan gravitasi yang dialami benda Gaya gesek adalah gaya yang timbul jika ada dua benda atau lebih saling digesekan atau bersinggungan dengan salah satu atau kedua permukaan benda kasar. Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang dimiliki oleh benda jika benda tesebut diberi gaya dorong atau gaya tarik namum belum dapat bergerak. Sedangkan Gaya gesekan kinetis (diberi lambang f) adalah gaya gesekan yang dikerjakan permukaan lintasan pada benda sewaktu benda bergerak
SOAL KONSEP 1. Andi menaiki Sepeda Motor dengan Kecepatan Konstan, Besarnya Gaya yang bekerja pada sepeda motor andi adalah a. Dibawah 0 b. Sama dengan 0 c. Diatas 0 d. Berubah Ubah e. Tidak dapat didefinisikan 2. Benda bermassa 100 kg di bumi diletakkan di planet yang percepatan gravitasinya 3 kali bumi, maka besarnya massa benda tersebut di planet itu adalah.... a. 300 kg b. Dibawah 100 kg c. Diatas 100 kg d. 100 kg e. Tidak terdefinisi 2. Jika Gaya yang bekerja pada benda lebih kecil dari Gaya Gesekan yang bekerja padanya, maka Benda akan a. Mengalami Percepatan maksimum b. Mengalami Percepatan c. Mengalami perlambatan d. Berhenti tiba tiba e. Tidak terdefinisi 4. Pada dua buah benda massa m₁ dan m₂ bekerja gaya yang sama besar. Gambar berikut adalah grafik jarak yang ditempuh s terhadap waktu t untuk benda tadi
dimana lengkungan 1 untuk benda m₁ dengan percepatan a dan lengkungan 2 untuk benda m2 dengan percepatan a2. Dari grafik dapat diambil kesimpulan bahwa : a. aa dan m₁ < m2 b. aa dan m₁ > m2 c. a₁a dan m₁ < m2 d. aa dan m₁ > m2 e. a a₂ dan m₁ = m2 5. Massa Batu di bumi adalah 50 kg. Berapa berat Batu yang hilang jika dipindahkan ke bulan? (Percepatan gravitasi bumi = 10 m/s² dan jika percepatan gravitasi bulan adalah sepempat percepatan gravitasi bumi) a. 125 N b. 250 N c. 375 N d. 500 N e. ON
SOAL UJI КОМРЕТЕNSI Sebuah gaya bekerja pada sebuah benda bermassa m, sehingga benda tersebut dipercepat dengan percepatan 2 m/s². Gaya yang sama bekerja pada benda lain bermassa m2. Percepatan yang ditimbulkan adalah 3 m/s². Hitung perbandingan kedua massa tersebutJika kedua massa digabung hitung percepatan yang dihasilkan dengan menggunakan gaya yang sama! 1. Sebuah benda bergerak dengan percepatan 2 m/s², jika massa benda itu 5 kg. Berapa resultan gaya yang bekerja pada benda ini? 2. Suatu balok ditarik dengan gaya 5 N. Balok berada di atas lantai licin sekali. Hitung percepatan yang dialami benda ini. Anggap tali tidak bermassa. Massa balok 2 kg 3. Berapa massa seorang astronot yang beratnya dibulan adalah 150 N? Percepatan akibat gravitasi di bulan 1,63 m/s². 4. Dua buah balok bermassa sama, 2 kg (lihat gambar) dihubungkan dengan seutas tali dan di tempatkan pada bidang miring melatui sebuah katrol yang tidak bermassa. Hitung percepatan benda dan tegangan talig = 9,8 m/s² 5. 6. Hitung gaya yang dibutuhkan suatu mobil (mula-mula diam) yang massanya 2.000 kg untuk mencapai kecepatan 15 m/s dalam waktu 6 detik?
7. Seberkas sinar laser mampu memberikan gaya sebesar 3,0 x 10-5 N. Anggap suatu benda yang massanya 0.002 kg disinari laser selama 5 s. Hitung berapa jauh benda itu berpindah? 8. Sebuah benda dari 3 kg bergerak dari keadaan diam dan menempuh jarak 5 m dalam waktu 2s akibat pengaruh gaya F. Hitung F? 9. Sebuah bola bilyard diletakkan pada permukaan yang licin sekali (anggap gesekannya tidak ada). Dua gaya bekerja pada bola ini seperti pada Gb.dibawah. Hitung percepatan bola tersebut dimana massa bola 3 kg
DAFTAR PUSTAKA Adam, Scott. 2001. Physics Quick Review. Newyork: Hungry Mind Inc Halliday, dkk. 2010 Fundamental Physics. Unknown: Source libgen.io Jonifan, 2012 Fisika MekanikaJakarta: Surya Institute.