bab 5 - hukum newton

Hukum Newton
tentang Gerak
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
PETA KONSEP
Gerak
Aristoteles
Galileo
Newton
hasil
Hukum I Newton
tentang
Kelembaman
Hukum II Newton
tentang
Gaya
Hukum III Newton
tentang
Aksi-Reaksi
aplikasi pada
Gerak Lurus
Gerak Parabola
Gerak Melingkar
Bab 9
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
Materi
A.
Gerak menurut Aristoteles
D.
Hukum Ketiga Newton: Aksi-Reaksi
B.
Hukum Pertama Newton
E.
Macam-Macam Gaya
F.
Penerapan Hukum Newton Lebih
Lanjut
C.
Hukum Kedua Newton
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
A. Gerak menurut Aristoteles
•
Sekitar 2300 tahun yang lampau,
Aristoteles (seorang filsuf Yunani Kuno
yang masyur) memiliki pemahaman
bahwa gaya adalah penyebab gerakan
•
Menurut Aristoteles, apabila tidak ada
gaya yang bekerja pada suatu benda
maka benda itu tidak akan melakukan
gerakan
•
Gerak menurut Aristoteles dibedakan
menjadi gerak alamiah dan gerak
terganggu
materi
•
Dalam pandangan Aristoteles, daun-daun
kering yang jatuh ke tanah mengalami gerak
alamiah. Karena daun-daun kering lebih
banyak mengandung unsur tanah maka
daun-daun itu jatuh ke tanah
Bab 1
materi
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
•
Pandangan Aristoteles mengenai gerak benda
dibantah oleh Galileo Galilei
•
Galileo menggunakan bukti empiris dalam
bantahannya, yaitu bukti yang didasarkan pada
eksperimen
•
Pandangan Galileo sama dengan Copernicus
yang menganggap bahwa bumi bukanlah pusat
tata surya
•
Galileo memiliki konsep tentang kelembaman
atau inersia, yaitu kecenderungan suatu benda
untuk mempertahankan gerakannya
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
B. Hukum Pertama Newton
•
•
Konsep kelembaman Galileo memberi
ilham kepada Isaac Newton dalam
merumuskan pandangannya tentang
gerak
Pandangan Newton tentang gerak
dituangkan dalam karyanya yang
berjudul Principia Mathematica
Philosophie Naturalis (Prinsip-Prinsip
Matematika bagi Filsafat Alam)
materi
•
Dalam hukum pertamanya, Newton
menyatakan
Setiap benda akan terus berada pada
keadaan diam atau bergerak dengan
kelajuan tetap sepanjang garis lurus jika
tidak dipaksa untuk mengubah keadaan
geraknya itu oleh gaya-gaya yang bekerja
padanya
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
C. Hukum Kedua Newton
•
Dalam hukum keduanya, Newton
menyatakan
•
Resultan gaya yang bekerja pada
suatu benda mengakibatkan
terjadinya perubahan kecepatan.
Perubahan kecepatan tiap satu
satuan waktu yang dialami oleh
benda itu berbanding lurus
dengan resultan gaya yang
bekerja padanya
materi
Secara kuantitatif, hukum kedua
Newton dirumuskan
F  ma
1
a  F
m
Bab 9
Bab 1
•
•
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Tinjau sebuah balok yang berada di
atas permukaan air yang membeku
dan didorong ke kanan dengan gaya
5 newton
Dalam situasi itu, dorongan 5 N adalah
satu-satunya gaya yang bekerja pada
balok. Percepatan balok adalah
a
F 5
 N/kg  2,5 m/s 2
m 2
Searah dengan gaya yang bekerja (ke
kanan)
materi
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
Menurut hukum kedua Newton
•
Percepatan benda sebanding dengan resultan
gaya yang bekerja pada benda itu
•
Percepatan benda berbanding terbalik
dengan massa benda itu
•
Massa merupakan ukuran keengganan dari
suatu benda untuk mengubah geraknya
•
Makin besar massa suatu benda, makin
enggan benda itu berubah dalam gerakannya
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
D. Hukum Ketiga Newton: Aksi-Reaksi
•
Hukum ketiga Newton menyatakan
bahwa gaya selalu berpasangan
Jika suatu benda (sebut benda
pertama) mengerjakan gaya pada
benda lain (sebut benda kedua), benda
kedua akan melakukan gaya pada
benda pertama yang besarnya sama,
tetapi arahnya berlawanan dengan
gaya yang dikerjakan benda pertama
pada benda kedua
•
Gaya pertama = gaya aksi; gaya
kedua = gaya reaksi
materi
•
Untuk menentukan pasangan gaya aksi-reaksi
perlu dipahami terlebih dahulu oleh siapa
gaya tersebut dikerjakan dan pada siapa gaya
itu dikerjakan (diderita)
•
Prinsip penting yang harus dipahami dalam
hukum ketiga Newton
1. Gaya aksi dan gaya reaksi mempunyai besar
sama tetapi arah kedua gaya berlawanan
2. Gaya aksi dan gaya reaksi tidak pernah bekerja
pada benda yang sama
3. Gaya reaksi bekerja pada benda yang
melakukan gaya aksi
4. Gaya aksi dan gaya reaksi terletak pada satu
garis kerja
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
E. Macam-Macam Gaya
•
Bab 5
Bab 9
Setiap benda bermassa yang berada di sekitar
bumi selalu akan mendapatkan tarikan dari
bumi yang disebut gaya berat atau gaya
gravitasi bumi
•
Arah gaya gravitasi bumi selalu menuju ke
pusat bumi
•
materi
Bab 8
•
1. Gaya gravitasi bumi
3. Gaya gesekan
Bab 7
1. Gaya Gravitas Bumi
Gaya yang akan kita pelajari meliputi
2. Gaya normal
Bab 6
Gaya gravitasi bumi
menyebabkan air yang
disemburkan ke atas akan
jatuh kembali ke tanah
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
2. Gaya Normal
•
Tinjau sebuah balok berikut ini
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
•
Gaya berat diteruskan oleh balok sehingga
menekan permukaan dengan gaya w’
•
Berdasarkan prinsip aksi-reaksi, gaya yang
dikerjakan oleh permukaan meja pada balok,
besarnya sama dengan w’ dan arahnya
berlawanan dengan w’
Gaya ini dinamakan gaya normal dan ditulis
sebagai N
Besar gaya normal adalah
N
w
w’
•
•
Gaya w adalah gaya berat yang
dikerjakan oleh bumi pada balok
Reaksi dari gaya itu adalah gaya
yang bekerja pada bumi yang
besarnya sama dengan w, tetapi
arahnya berlawanan
materi
•
•
F  w  N  0  w  N  w  N
•
Jadi, besarnya gaya normal sama dengan gaya
gravitasi, yakni berat balok itu
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
3. Gaya Gesekan
•
Gaya gesekan muncul ketika terjadi
gesekan antara dua permukaan benda
•
Arah gaya gesekan selalu berlawanan
dengan arah kecepatan
•
Besar gaya gesekan bergantung pada
permukaan gesek, yaitu koefisien
gesekan yang dimiliki oleh dua
permukaan yang bersentuhan
Bab 5
Bab 6
•
•
•
•
materi
Bab 7
Bab 8
Bab 9
Tinjau sebuah balok yang sedang
didorong
Tepat ketika balok didorong, muncul gaya
penyeimbang (fg) yang bekerja pada
permukaan balok bagian bawah
Gaya fg selalu mengimbangi gaya dorong
Gaya dorong diperbesar, gaya fg ikut
menyesuaikan diri
Bab 1
•
Bab 2
Bab 3
Bab 5
Bab 4
Pada saat gaya dorong
mencapai nilai tertentu, besar fg
pun mencapai nilai yang sama.
Namun, kemudian gaya fg
besarnya berkurang drastis
seperti grafik berikut ini
•
fg
materi
Bab 8
Bab 9
maks
 μs N
N = besar gaya normal; s = koefisien gesekan statis
•
•
Tepat setelah fg mencapai nilai
konstan, balok mudah digeser
Bab 7
Besarnya fg mencapai nilai maksimum pada saat t =
tb. Secara matematis, ditulis
Pada fase konstan, yakni setelah t = tb, besar fg
adalah
fg
•
Bab 6
•
•
•
maks
 μk N
k = koefisien gesekan kinetis
Koefisien s dan mk bergantung pada sifat
permukaan yang bergesekan
Gaya pengimbang fg disebut gaya gesekan
Gaya gesekan sebelum t = tb disebut gaya gesekan
statis
Gaya gesekan setelah t = tb disebut gaya gesekan
kinetis
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
Bab 5
Bab 6
Bab 7
Bab 8
Bab 9
F. Penerapan Hukum Newton Lebih Lanjut
1. Gadis Jelita dalam Kisah
‘Samaratungga’
•
•
Diagram gaya yang bekerja pada sistem cerita
“Samaratungga” adalah
•
Massa gadis 40 kg; massa kereta 2 kg; gadis
dan kereta terpisah 15 m; gaya tarik gadis 30 N
Kita tinjau gaya-gaya yang bekerja
pada gambar di atas menggunakan
hukum-hukum Newton tentang gerak •
materi
Dengan menerapkan hukum-hukum Newton
diperoleh percepatan gadis 0,75 m/s2;
percepatan kereta luncur 15 m/s2
Bab 1
Bab 2
Bab 3
Bab 4
2. Balok-Balok Berbaris
•
Tiga buah balok saling berimpit
Bab 5
Bab 6
Bab 7
•
Kita tinjau gerak melingkar bola yang diikat
dengan tali
•
Dengan menguraikan gaya-gaya yang
bekerja pada balok maka diperoleh
F1 + f1 + f2 + f3 = (m1 + m2 + m3)a
materi
Bab 9
3. Gaya Sentripetal
•
•
Bab 8
•
Berdasarkan hukum kedua
Newton
F = T + w = mas
Arah vertikal (arah positif)
T cos q  mg = 0
Arah pusat atau mendatar
(arah positif)
v2
T sin q  mas  m
l sin q