dinamika7

BAB IV
DINAMIKA GERAK LURUS
Menjelaskan Hukum Newton Sebagai Konsep dasar dinamika dan
mengaplikasikannya dalam persoalan-persoalan dinamika
Dinamika Gerak adalah cabang fisika yang mempelajari gerak benda dengan memperhatikan
penyebabnya. Penyebab benda dapat bergerak dapat berupa tarikan atau dorongan. Dorongan atau
tarikan ini dalam fisika disebut gaya.
A. Hukum I Newton
Untuk menghentikan mobil, perlu
gaya dorong ke belakang. Di rem.
Benda yang diam bila tak ada
dorongan atau tarikan akan
tetap diam.
(a)
Penumpang akan tersentak ke belakang
bila tiba-tiba motor dijalankan dengan
cepat.
(b)
(c)
Gbr.4.1:Gaya mempengaruhi keadaan benda
Ilustrasi di atas menjelaskan bahwa bila benda yang diam cenderung diam, atau benda yang
bergerak cenderung bergerak. Kecenderungan ini disebut dengan inersia/kelembaman.
Hukum I Newton dapat dituliskan :
Bila tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda, benda akan tetap diam atau bergerak lurus
beraturan.
∑F = 0
Secara matematis
B. Hukum II Newton
Jika pada sebuah benda bekerja suatu gaya atau lebih, maka benda akan mengalami perubahan
kecepatan atau timbul percepatan pada benda.
Menurut Newton:
Percepatan yang dihasilkan oleh Resultan gaya pada sebuah benda sebanding dan searah dengan
resultan gaya tersebut dan berbanding terbalik dengan masa benda.
Secara matematis ditulis:
a
F
m
atau
F = m.a
Dengan F = resultan gaya, m = massa dan a = percepatan
Satuan : dari rumus
F = m.a , diperoleh
= kg.m/s2
= Newton
Contoh:
1. Sebuah benda massanya 20 kg berada di atas lantai yang licin. Benda ditarik oleh dua
orang seperti gambar di samping. Tentukanlah:
F1=30 N
a. Besar percepatan benda!
F2=5 N
b. Kemana benda akan bergerak?
Penyelesaian:
Diketahui : F1 = 30 N
F2 = 5 N
m. = 20 kg
Gaya termasuk besaran vektor
awab
:
a.
a
a
F
m
a = 1,25 m/s2
b. Benda bergerak ke arah F1
F1  F2
m
2. Ronaldo menendang bola lurus ke gawang Oliver khan dengan kecepatan 10 m/detik.
Ternyata bola yang bermassa 0,2 kg dapat dihentikan Oliver khan dalam waktu 2 detik.
Berapakah gaya yang diberikan kiper untuk menahan laju bola tersebut?
Penyelesaian :
Diketahui
: v0 = 0
Vt = 10 m/dt
t. = 2 detik
… fault ….!?
m = 0,2 kg
Jawab :
F = m.a
Cari a:
a
v t  vo
t
= 5 m/dt2
Sehingga
F = 0,2 .5
=1N

Berat
Benda (Weight)
Benda dapat jatuh dari ketinggihan tertentu karena
ditarik oleh gaya gravitasi bumi, akibat tarikan bumi ini benda
ke bawah makin lama makin cepat/dipercepat. Percepatan
tarikan bumi disebut. Percepatan gravitasi bumi (g)
Berat benda adalah besarnya gaya tarik bumi.
Dari hukum II Newton F = m.a,
benda
bergerak
akibat
maka diperoleh:
W = m.g
Gbr.4.2:Untuk menahan supaya
benda tidak jatuh harus diberi
gaya yang arahnya ke atas dan
besarnya sama.
C. Hukum III Newton
Seorang anak
berdiri di atas papan
beroda pada lantai yang licin. Anak menari
luncur
tali lurus
FA
Ft
Gbr. 4.3: Semakin kuat menarik ke kiri, anak
semakin terdorong ke kanan.
yang terikat pada dinding ke arah kiri (FA). Apakah yang akan terjadi pada anak?
Dari pengamatan, anak akan terdorong ke kanan, mengapa? Padahal anak menarik ke kiri.
Jelaslah bahwa ketika anak menarik tali ke kiri (FA), tali memberi reaksi ke kanan (Ft).
Berdasarkan ilustrasi di atas dapatlah dikatakan,
Apabila benda pertama memberi gaya aksi pada benda kedua, maka benda kedua akan memberi
reaksi pada benda pertama dengan besar yang sama tetapi arahnya berlawanan.
Secara matematis ditulis:
FAksi = - Freaksi
Bagaimana dengan aksi reaksi gambar di bawah ini?
a. Orang dengan kursi
b. Bola dengan bumi
c. Lampu dengan tali
Bumi

Gaya Normal
Gaya normal adalah gaya yang keluar tegak lurus dari bidang persentuhan antara dua benda.
Jika Anda dapat menggambarkan gaya aksi reaksi gambar (a) di atas, sebenarnya Anda telah
menggambarkan gaya normal.
Bagaimana dengan gaya normal benda –benda yang massanya sama pada gambar di bawah
ini? Mana yang menimbulkan gaya normal paling besar?
F=10 N
2
1
F=10
N
F=10 N
4

3
5
6
Gaya Gesek
Seorang Anak bermain dengan papan seluncur.
mula mendorongnya, makin lama makin lambat hingga
berhenti. Mengapa papan seluncur dapat berhenti?
Mula-
Pada saat papan seluncur bergerak, selama
N
geraknya roda dan lantai bergesekan. Gaya gesekan
ini
F
melawan arah gerak papan seluncur, sehingga laju
papan
diperlambat, sampai akhirnya berhenti.
Gaya gesek dalam keadaan diam disebut gaya
f
gesekan statis. Gaya gesekan statis nilainya berubahubah
W
dan menjadi maksimum pada saat benda tepat akan
bergerak.
Gaya gesek dalam keadaan bergerak disebut gaya gesek kinetis dan nilainya tetap.
Gaya gesek statis maksimum dirumuskan:
fs  fmaks   s N
Gaya gesek kinetis dirumuskan:
fk   k N
Dimana fs = gaya gesek statis,
fk = gaya gesek kinetis
s = koefisien gesekan statis
k = koefisien gesekan kinetis
N = gaya normal
W = berat benda
Contoh Soal :
01. Sebuah benda massanya 2 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s, karena bergesekan, 2
detik kemudian benda berhenti. Tentukan besarnya gaya gesekan yang dialami oleh benda.
Penyelesaian:
Besar gaya gesekan = besar gaya yang menyebabkan benda mengalami perlambatan
Diketahui
: m = 2 kg
Vo = 4 m/s
Vt = 0 m/s (benda berhenti)
t = 2 detik
Ditanya
:f=?
Jawab
:
f  F  m.a
04
 2.
2
= 4N
02. Sebuah benda massanya 20 kg diletakkan di atas lantai datar yang kasar. Koefisien
gesekan statis antara benda dan lantai, s=0,4 dan koefisien gesekan statis, s=0,3. Jika
Benda didorong dengan gaya 60 N, tentukanlah:
a. Apakah benda dapat bergerak?
b. Jika didorong dengan gaya 100 Newton, berapakah percepatan yang dapat timbul?
Penyelesaian:
Diketahui
: m = 20 kg
F = 60 m/s
s = 0,4
K = 0,3
Ditanya
: a. Bergerak?
b. a = ? bila F=100
Jawab
:
a.
fs = ..N
= ..m.g
= 0,4.20.10
= 80 N
karena fS < F,
maka benda
tetap diam
b.
F
F - fg
100 - K.m.g
100 – 0,3.20.10
40
a
= m.a
= m.a
= m.a
= 20.a
= 20.a
= 2 m/s2