Gaya Dan Hukum Newton 631t36

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.

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

1

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=3N

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=5N

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

2

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 ) =2N CATATAN Tanda negatif menunjukkan arah gaya berlawanan dengan arah perpindahan.

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

3

ontoh soal 1 F1 = 2 N F2 = 4 N F3 = 6 N

Tentukanlah resultan gaya tersebut ! Penyelesaian FR = F1 + F2 + F3 =2N+4N+6N = 12 N ( ke kanan ) Contoh soal 2

F3 = 2 N

F1 = 2 N F2 = 4 N

Tentukanlah resultan gaya tersebut ! Penyelesaian FR = F1 + F2 + F3 =2N+4N+(-2N) =6N–2N = 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 =F12 + F22

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

4

Contoh F1 = 3 N

F2 = 4 N Tentukanlah resultan gaya tersebut ! Penyelesaian F1 = 3 N FR F2 = 4 N FR2=

F12 + F22

FR2 = 32 + 42 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.

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

5

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 = mg

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/s2. 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

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

6

- 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. 5N

5N

Pada benda bekerja gaya –gaya mendatar yang seimbang ( ∑F = 0 ) c. 7N 5N

5N

7N 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 =

F m

atau

F =ma

F = gaya ( N ) a = percepatan ( m/s2 ) m = massa benda

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

7

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.

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

8

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 FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

9

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 :

Ek =

1 2 mv 2

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.

EM = Ep + Ek KETERANGAN Em = Energi mekanik Ep = Energi potensial Ek = Energi kinetik

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

10

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

FISIKA KLS 8 SMP NEGERI 1 PADANGAN

11