SESI 2.indd

2
M
TO ATER
P L ID
EV AN
EL LAT
- X IH
II S AN
MA SO
AL
FISIKA
SB
MP
TN
SET 2
KINEMATIKA - DINAMIKA: GERAK LURUS & MELINGKAR
a.
Gerak
Gerak adalah perubahan kedudukan suatu benda terhadap titik acuannya.
B.
Gerak Lurus Beraturan (GLB)
GLB adalah gerak suatu benda di mana lintasan yang ditempuhnya berbentuk garis lurus
dan kecepatannya selalu tetap. Jarak yang ditempuh dirumuskan sebagai:
s=v.t
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (sekon)
s = jarak tempuh (m)
a.
Ciri GLB
v = konstan
a=0
1
b.
Grafik GLB
v
s
t(s)
s = Luas grafik arsiran.
s
v>
q
v<
C.
a.
t (s)
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB)
GLBB adalah gerak di mana lintasan yang ditempuh benda berupa garis lurus dan
kecepatannya selalu berubah secara teratur (percepatannya konstan).
Gerak Dipercepat
Gerak saat kecepatan bertambah secara teratur. Rumusnya :
vt
= v0 + a.t
s
= v0.t +
vt2
2
v = tan q
1 2
at
2
= v02 + 2.a.s
Dengan:
vt = kecepatan terakhir (m/s)
v0 = kecepatan awal (m/s)
a
= percepatan (m/s2)
s
= jarak tempuh (m).
Grafik GLBB.
s
v(m/s)
vt
v0
O
t
t (s)
t (s)
s = luas arsiran
b.
Gerak Diperlambat
Jika kecepatannya selalu berkurang secara teratur. Rumusnya adalah:
vt = v0 – a.t
1 2
at
2
vt2 = v02 – 2.a.s
s
c.
= v0.t –
Gerak Vertikal ke Bawah
Gerak yang arahnya ke bawah dengan percepatan sama dengan percepatan gravitasi
bumi. Rumus gerak vertikal ke bawah adalah:
Titik acuan
v0
h
vt = v0 + g.t
1 2
gt
2
vt2 = v02 + 2.g.h
S = v0.t +
h = ketinggian benda m
d.
Gerak Vertikal ke Atas
Gerak yang arahnya ke atas dengan kecepatan awal tertentu. Rumus gerak vertikal ke atas
adalah:
vt = v0 – g.t
1 2
gt
2
vt2 = v02 – 2.g.s
s = v0.t –
3
CONTOH SOAL
1.
Suatu mobil di rem dengan perlambatan 5 m/s2 secara konstan dari kelajuan 25 m/s pada
jarak 40 m. Jarak total yang telah ditempuh mobil hingga akhirnya berhenti adalah ....
Pembahasan:
Diketahui:
= 25 m/s
v0
a
= 5 m/s2
vt
= 0 (di rem, hingga berhenti).
Ditanya: S total ?
Jawab:
vt2 = v02 – 2.a.s
02 = 252 – 2.5.s
10.s = 625
s
s
2.
625
10
= 62,5 meter
=
Gerakan sebuah mobil digambarkan oleh grafik di bawah. Percepatan ketika bergerak
semakin cepat adalah ....
v (m/s)
20
10
10
–4
18
t (s)
Pembahasan :
m
= 20 s
vt
4
m
v0
= 10
∆t
= t2 – t1 = 18 – 10 = 8 s
a
=
s
vt − v0
20 −10
2
=
= 1,25 m s
∆t
8
D. Hukum newton tentang gerak dan gaya gesek
a.Hukum I Newton
Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang
semula diam akan tetap diam. Jika benda tersebut bergerak maka benda bergerak dengan
kecepatan tetap (GLB).
ΣF=0
b.Hukum II Newton
Jika ∑ F ≠ 0, maka benda tersebut akan bergerak dengan percepatan sebesar:
∑F
a=
m
Adapun arah percepatannya searah resultan gayanya.
c.Hukum III Newton
Gaya aksi sama dengan gaya reaksi dan arahnya berlawanan.
Faksi = −Freaksi
d. Gaya Gesek
Merupakan gaya yang timbul antara dua permukaan yang saling bersinggungan dan
arahnya cenderung berlawanan dengan arah gerak benda.
1.
Gaya gesek statis
Jika gaya luar yang bekerja tidak mengubah posisi benda (masih tetap diam).
N
F
fs
Σ Fx = 0
F – fs = 0
Σ Fy = 0
N–W= 0
W
Fs = F
N = W = m.g
5
Untuk menggerakkan benda, maka diperlukan gaya luar minimum,
Fmin = fmaks = µs.N
µs
N
2.
= Koefisien kekasaran statis
= Gaya normal
Gaya gesek kinetis
Gaya ini bekerja pada saat benda bergerak, besarnya tetap dan dirumuskan
sebagai:
fk = µk.N
µk = Koefisien kekasaran kinetik
CONTOH SOAL
1.
T
T
A
3m
B
4m
µk = 0,1
ma = mb = 2 kg
Tentukan percepatan sistem?
Pembahasan :
= mk.NA = 0,1 × 20 = 20 N
fA
fB
= mk.mB.g.cos q = 0,1 × 2 × 10 ×
mB.g.sin q = 2 × 10 ×
3
= 12 N
5
Σ F = Σ m.a
mB.g.sin q – fB – fA = (ma + mB) a
12 – 1,6 – 2 = 4a
a = 2,1 m s2
6
4
= 1,6 N
5
LATIHAN SOAL
1.
Sebuah batu dilempar vertikal ke atas dengan laju awal 30 m/s dari puncak gedung yang
tingginya 80 m. Waktu yang diperlukan batu untuk mencapai dasar gedung adalah ….
A. 6 s
B.
7s
C. 8 s
D. 9 s
E.
10 s
2.
Pada waktu bersamaan dua buah bola dilempar ke atas, masing-masing dengan kelajuan
v1 = 10 m/s dan v2 = 20 m/s. Jarak antara kedua bola saat bola 1 mencapai titik tertinggi
adalah ….
A. 30 m
B.
25 m
C. 20 m
D. 15 m
E.
10 m
3.
Peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s. Jika sudut elevasinya 60°, rasio antara
jarak terjauh dan tinggi maksimum yang dapat dicapai adalah ….
A.
B.
C.
D.
E.
4.
1
2
3
4
1
5
7
4
3
1
1
Balok bermassa 3 kg ditekan seperti pada gambar (sin 53 = 0,8). Jika µ = , besar gaya F
4
minimum agar balok masih dalam keadaan diam adalah ….
53o
7
A.
B.
C.
D.
E.
5.
30,25 N
46,15 N
37,50 N
31,57 N
43,15 N
Jika balok B beratnya 100 N dan balok A 500 N, besarnya gaya F minimal untuk menggeser
balok B dan balok A tidak terjatuh adalah ….
(koefisien: µAB = 0,2 dan µBD = 0,5)
A
B
A.
B.
C.
D. E. 6.
8
F
150 N
320 N
460 N
500 N
540 N
Sebuah benda memiliki massa 1 ton melintasi bidang berbentuk setengah lingkaran yang
mempunyai jari-jari 10 meter. Kecepatan maksimum yang diperkenankan agar benda
tidak lepas dari bidang permukaan adalah . . . .
A. 10 m/s
B. 15 m/s
C. 20 m/s
D. 25 m/s
E. 30 m/s