MAKALAH FISIKA UMUM HUKUM NEWTON I, GERAK PARABOLA, DAN GERAK JATUH BEBAS KELOMPOK B 1. DEDE SETIOKO 2. DIRA NAFISA (40319012) (40319014) Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Pendidikan Matematika 2019/2020 Universitas Peradaban 1 KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Tuhan YME dan dengan rahmat dan karunianya, MAKALAH FISIKA ini dapat kami buat sebagai tugas kami.Sebagai bahan pembelajaran kami dengan harapan dapat di terima dan di pahami secara bersama. Dalam batas-batas tertentu MAKALAH ini memuat tentang pengertian, rumus, contoh soal dan latihan soal tentang Hukum Newton I, Gerak Parabola dan Gerak Jatuh Bebas. Makalah ini diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Fisika. Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini. Akhirnya kami dengan kerendahan hati meminta maaf jika terdapat kesalahan dalam penulisan atau penguraian MAKALAH kami Dengan Harapan dapat di terima oleh bapak dan dapat di jadikan sebagai acuan dalam proses pembelajaran kami. Paguyangan, Maret 2020 Tim Penulis 2 DAFTAR ISI JUDUL KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang B. Rumusan Masalah C. Tujuan BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Hukum Newton B. Hukum Newton I C. Pengertian Gerak Parabola D. Gerak Jatuh Bebas BAB III Soal-soal Latihan BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan B. Daftar Pustaka 3 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Fisika adalah salah satu ilmu pengetahuan alam dasar yang banyak digunakan sebagai dasar bagi ilmu-ilmu yang lain. Fisika adalah ilmu yang mempelajari gejala alam secara keseluruhan. Fisika mempelajari materi, energi, dan fenomena atau kejadian alam, baik yang bersifat makroskopis (berukuran besar, seperti gerak Bumi mengelilingi Matahari) maupun yang bersifat mikroskopis (berukurankecil, seperti gerak elektron mengelilingi inti) yang berkaitan dengan perubahan zat atau energy. Fisika menjadi dasar berbagai pengembangan ilmu dan teknologi. Kaitan antara fisika dan disiplin ilmu lain membentuk disiplin ilmu yang baru, misalnya dengan ilmu astronomi membentuk ilmu astrofisika, dengan biologi membentuk biofisika, dengan ilmu kesehatan membentuk fisika medis, dengan ilmu bahan membentuk fisika material, dengan geologi membentuk geofisika, dan lain-lain. Pada bab ini akan dipelajari tentang dasar dasarilmu fisika. Fisika berasal dari bahasa Yunani yang berarti “alam”.Fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat dan gejala pada benda-benda di alam. Gejala-gejala ini pada mulanya adalah apa yang dialami oleh indra kita,misalnya penglihatan menemukan optika atau cahaya ,pendengaran menemukan pelajaran tentang bunyi, dan indra peraba yang dapat merasakan panas. Mengapa kalian perlu mempelajari Fisika? Fisika menjadi ilmu pengetahuan yang mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda khususnya benda mati. Menurut sejarah, fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena dimulai dengan pengamatanpengamatan dari gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya, dan lain-lain. Bidang ilmu ini telah dimulai berabad-abad yang lalu, dan berkembang pada zaman Galileo dan Newton. Galileo merumuskan hukum-hukum mengenai benda yang jatuh, sedangkan Newton mempelajari gerak pada umumnya, termasuk gerak planet-planet pada sistem tata surya. B. Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud Hukum Newton I ? 2. Apa yang dimaksud Gerak Parabola ? 3. Apa yang dimaksud Gerak Jatuh Bebas ? C. Tujuan 1. Mengetahui pengertian, rumus, dan contoh soal Hukum Newton I 2. Mengetahui pengertian, rumus, dan contoh soal Gerak Parabola 3. Mengetahui pengertian, rumus, dan contoh soal Gerak Jatuh Bebas 4 BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Hukum Newton Hukum-hukum Newton adalah hukum yang mengatur tentang gerak. Hukum gerak Newton itu sendiri merupakan hukum yang fundamental. Artinya, pertama hukum ini tidak dapat dibuktikan dari prinsip-prinsip lain. Kedua, hukum ini memungkinkan kita agar dapat memahami jenis gerak yang paling umum yang merupakan dasar mekanika klasik. Hukum gerak Newton adalah tiga hukum yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophi Naturalis PrincipaMathematica, pertama kali ditebitkan pada 05 Juli 1687. B. Hukum I Newton 1. Bunyi Hukum I Newton “ Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda diam akan tetap diam dan benda bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan “ a) Hukum Newton I Sebagai Hukum Kelembapan Hukum pertama Newton menyatakan bahwa sebuah benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja pada benda itu. Kecenderungan ini digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan diamnya ( malas bergerak ), dan benda yang mula-mula bergerak akan mempertahankan keadaan bergeraknya ( malas berhenti ). Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya ( diam atau bergerak ) inilah yang disebut kelembaman atau inersia ( kemalasan ). Oleh karena itu hukum pertama Newton disebut juga hukum Kelembaman atau Hukum inersia. Contoh penerapan hukum I Newton yaitu : i. Sediakan alat-alat antara lain Kelereng, kertas, dan meja! ii. Letakkan kelereng di atas kertas pada meja yang mendatar hingga keadaan kelereng diam! iii. Tarik kertas dengan mendadak / sentakan! iv. Ulangi langkah (ii) tetapi kertas ditarik perlahan-lahan, kemudian hentikan kertas tersebut secara mendadak! v. Amati yang terjadi! Hukum I Newton dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan : F=0 F=0 Contoh Soal : 5 Sebuah balok bermassa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam maka berapakah tegangan talinya? Penyelesaian: Gaya-gaya yang bekerja pada balok seperti gambar di bawah ini, karena balok diam, maka berlaku hukum I Newton yaitu sebagai berikut. ΣF = 0 T–w=0 T – 50 = 0 T = 50 N Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut adalah 50 Newton. C. Pengertian Gerak Parabola Gerak Parabola (Perpaduan GLB dan GLBB) Gerak parabola adalah gerak yang membentuk sudut tertentu terhadap bidang horizontal. Pada gerak parabola,gesekannya diabaikan,dan gaya yang bekerja hanya gaya berat atau percepatan gravitasinya saja. Gerak yang lintasannya berbentuk parabola disebut gerak parabola. Contoh umum gerak parabola adalah gerak benda yang dilempar ke atas membentuk sudut tertentu terhadap permukaan tanah. Gerak parabola dapat dipandang dalam dua arah, yaitu arah vertikal (sumbu-y) yang merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB), dan arah horizontal (sumbu-x) yang merupakan gerak lurus beraturan (GLB). Fungsi gerak parabola Fungsi dari gerak parabola cukup banyak pertama fungsi dari gerak parabola misalnya dalam kemiliteran yaitu pada saat menembakan rudal maupun mortir yaitu membantu rudal untuk bisa mencapai tempat lawan dengan gerakan benda berbentuk parabola ketika diberikan kecepatan awal dari ketinggian tertentu dengan sudut tetap terhadap garis horisontal sehingga dapat mencapai tempat tertentu dan menembakan ke arah yang benar atau mencapai tempat yang diinginkan rudal ataupun mortir tersebut. 6 Keterangan : V0 = kecepatan awal (m/s) V0X = kecepatan awal pada arah horizontal (sumbu X) (m/s) V0y = kecepatan awal pada arah vertikal (sumbu Y) (m/s) Ymaks = tinggi maksimum (m) Xmaks = jarak maksimum (m) 1. Persamaan Kecepatan Gerak Parabola Besar kecepatan benda bergerak setiap waktu dirumuskan sebagai berikut Besar kecepatan benda berdasarkan masing-masing sumbu koordinat dirumuskan sebagai berikut. Kecepatan pada sumbu X (vx) = v cos θ Kecepatan pada sumbu Y (v) = v sin θ - g t 2. Persamaan Posisi Gerak Parabola Setelah benda bergerak dengan lintasan parabola, posisi benda setiap benda setiap saat dirumuskan sebagai berikut. Komponen posisi pada arah mendatar (sumbu X) Xt = v0 cos α t Komponen posisi pada arah vertikal (sumbu Y) Yt = v0 sin α - ½ g t2 7 3. Persamaan Titik Terjauh Benda di Sumbu X Gerak benda dengan lintasan parabola memounyai titi terjauh (misalnya s) di sumbu X. Titik terjauh ini merupakan perpadiuan suatu titik pada sumbu X dan titik nol sumbu Y. Vektor posisi titik terjauh dirumuskan sebagai berikut. 𝑋𝑚𝑎𝑘𝑠 = 𝑉𝑜 2 sin 2 𝛼 𝑔 4. Persamaan Posisi Tertinggi Benda Gerak yang mengarah secara vertikal pasti mencapai posisi titik tertinggi. Titik tertinggi ini merupakan gabungan antara titik disumbu X dan sumbu Y. Persamaan koordinat tersebut sebagai berikut. Pada sumbu X : XH = ½ jarak maksimum pada sumbu X XH = ½ Xmaks XH = 𝑉𝑜2 sin 2 𝛼 2𝑔 Pada sumbu Y : YH = ymaks = 𝑉𝑜2 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 2𝑔 Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik tertinggi dirumuskan sebagai berikut tH = 𝑉𝑜 sin 𝜃 𝑔 Contoh Soal 1. Sebuah batu dilempar dengan kecepatan awal sebesar 20 m/s pada arah yang membentuk sudut 45 terhadap tanah. Hitunglah komponen kecepatan awal batu Kearah sumbu X Kearah sumbu Y Penyelesaian Diketahui = v0 : 20 m/s θ : 45o Ditanya = a. V0x b. V0y Dijawab : a. V0X : v0 cos θ : 20 cos 45o : 20 . ½ √2 : 10√2 m/s b. V0y : v0 sin θ : 20 sin 45o : 20 . ½ √2 : 10√2 m/s 8 D. Gerak Jatuh Bebas Gerak jatuh bebas atau GJB ialah merupakan suatu gerak benda yang jatuh dari suatu ketinggian tanpa adanya kecepatan awal. Gerak jatuh bebas dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Benda- benda yang jatuh bebas dalam ruang hampa mendapat percepatan yang sama, yaitu percepatan gravitasi bumi (g) Adapun gerak bebas juga dapat di artikan sebagai suatu bentuk pecahan dari gerak lurus yang berubah secara beraturan ( GLBB ), dimana pergerakan nya mengarah secara vertikal. Akan tetapi GJB dan gerak vertikal tidak sama. Agar dapat untuk bisa menghitung secara tepat, kalian perlu ada nya rumus dalam konsep gerak jatuh bebas. Dan ini dapat ditunjukkan oleh sebuah benda yang jatuh namun tidak memiliki kecepatan awal dari ketinggian ( h ). Lalu gerak jatuh sebuah benda tentu nya juga dipengaruhi oleh percepatan gravitasi ( g ). Rumus Gerak Jatuh Bebas Gerak jatuh bebas bisa ditunjukkan sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari ketinggian h dan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi g. Secara matematis, gerak jatuh bebas ditulis: vt = g t vt2 = 2 g h h =½g t2 ket. vt : kecepatan saat t sekon (m/s) g : percepatan gravitasi bumi (m/s2) h : jarak yang ditempuh benda/ ketinggian (m) t : selang waktu (s) Contoh soal Gerak Jatuh Bebas Suatu benda dilepaskan dari ketinggian 20 meter di atas tanah (g = 10 m/s2). Berapakah kecepatan benda tersebut ketika mencapai tanah? Penyelesaian: 9 Diketahui: h = 20 m g = 10 m/s2 Ditanyakan: Vt = ….? Jawab: Vt2 = 2 g h Vt2 = 2 . 20 . 10 Vt2 = 400 Vt = √400 Vt = 20 m/s Jadi, kecepatan jatuh dari benda tersebut adalah 20 m/s. 10 BAB III SOAL-SOAL LATIHAN 1. Sebuah benda diberi beberapa gaya sehingga menghasilkan resultan yang bernilai nol. Benda yang diberi gaya itu akan ................ 2. Dhania menarik beban dengan bantuan katrol seperti pada gambar (a) di bawah ini. Pada saat gaya yang diberikan F = 125 N ternyata beban dapat terangkat dengan kecepatan tetap. g = 10 m/s2. Jika gaya gesek katrol dan massa tali dapat diabaikan maka berapakah massa beban tersebut? Penyelesaian: Diagram gaya yang bekerja pada sistem ini adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar (b). Pada beban bekerja dua buah gaya yaitu gaya berat w dan gaya tegangan tali T. Besar gaya tegangan tali ini besarnya sama dengan gaya tarik F. Karena kecepatan beban yang bergerak ke atas adalah tetap, maka berlaku hukum II Newton sebagai berikut. ΣF = 0 T–w=0 F – mg = 0 125 – m(10) = 0 125 – 10m = 0 10m = 125 m = 125/10 m = 12,5 kg Jadi, massa beban tersebut adalah 12,5 kg. 3. Joko menendang bola dengan sudut elevasi 45o. Bola jatuh dengan jarak mendatar sejauh 5 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, kecepatan awal bola adalah… Pembahasan Menghitung kecepatan awal jika jarak terjauh diketahui: Xmaks = 5= 𝑉𝑜 2 sin 2 𝛼 𝑔 𝑉𝑜 2 sin 2 45 10 11 50 = V02 sin 90 50 = V02 . 1 V0 = √50 V0 = √25 . 2 V0 = 5√2 4. Sebuah peluru ditembakan dengan kecepatan awal 20 m/s. Lintasan peluru membentuk sudut 45o terhadap arah horizontal. Hitung tinggi maksimum (g = 10 m/s2) Penyelesaian Diketahui : V0 = 20 m/s θ = 45o Ditanya : tinggi maksimum (ymaks) Dijawab : ymaks = ymaks = 𝑉𝑜 2 𝑠𝑖𝑛2 𝜃 2𝑔 202 𝑠𝑖𝑛2 45 2 .10 1 400( √2)2 2 ymaks = 20 ymaks = 20 . ½ ymaks = 10 m 5. Benda jatuh bebas dari ketinggian 5 meter di atas permukaan tanah. Tentukan (a) Kecepatan buah kelapa ketika menyentuh tanah (b) Selang waktu buah jatuh hingga tiba di tanah. g = 10 m/s2 Pembahasan Diketahui : h = 5 meter g = 10 m/s2 Ditanya : (a) Kecepatan (vt) ? (b) Selang waktu (t) ? Jawab : Rumus GJB : vt = g t h = ½ g t2 vt2 = 2 g h (a) Kecepatan akhir (vt) Diketahui h dan g, ditanya vt karenanya gunakan rumus ketiga. 12 vt2 = 2 g h = 2(10)(5) = 100 vt = 10 m/s (b) Selang waktu (t) Diketahui h dan g, ditanya t karenanya gunakan rumus kedua. h = ½ g t2 5 = ½ (10) t2 5 = 5 t2 5 t2 = = 1 5 t = 1 sekon Selang waktu = 1 sekon 13 BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan a) Hukum Newton I “ Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda diam akan tetap diam dan benda bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan “ b) Gerak Parabola Gerak Parabola (Perpaduan GLB dan GLBB) Gerak parabola adalah gerak yang membentuk sudut tertentu terhadap bidang horizontal. Pada gerak parabola,gesekannya diabaikan,dan gaya yang bekerja hanya gaya berat atau percepatan gravitasinya saja. Gerak yang lintasannya berbentuk parabola disebut gerak parabola. Contoh umum gerak parabola adalah gerak benda yang dilempar ke atas membentuk sudut tertentu terhadap permukaan tanah. Gerak parabola dapat dipandang dalam dua arah, yaitu arah vertikal (sumbu-y) yang merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB), dan arah horizontal (sumbu-x) yang merupakan gerak lurus beraturan (GLB). c) Gerak Jatuh Bebas Gerak jatuh bebas atau GJB ialah merupakan suatu gerak benda yang jatuh dari suatu ketinggian tanpa adanya kecepatan awal. B. Daftar Pustaka ROSDIANTO, Haris. Pengaruh Model Generative Learning Terhadap Hasil Belajar Ranah Kognitif Siswa Pada Materi Hukum Newton. Jurnal Pendidikan Fisika dan Keilmuan (JPFK), 2017, 3.2: 66-69. Marhadini, S. A. K., Akhlis, I., & Sumpono, I. (2017). Pengembangan media pembelajaran berbasis android pada materi gerak parabola untuk siswa sma. UPEJ Unnes Physics Education Journal, 6(3), 38-43. Rosdianto, H. (2017). Penentuan Percepatan Gravitasi Pada Percobaan Gerak Jatuh Bebas Dengan Memanfaatkan Rangkaian Relai. SPEKTRA: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, 2(2), 107-112.Rosdianto, H. (2017). Penentuan Percepatan Gravitasi Pada Percobaan Gerak Jatuh Bebas Dengan Memanfaatkan Rangkaian Relai. SPEKTRA: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, 2(2), 107-112. 14 15
