GAYA dan PERCEPATAN FISIKA KELAS VIII
ISI MATERI A. IDENTIFIKASI GAYA
JENIS-JENIS
B. PENJUMLAHAN GAYA C. HUKUM NEWTON
A. IDENTIFIKASI JENIS GAYA-GAYA 1.
Gaya sentuh dan Gaya tak sentuh
•
Gaya Sentuh
Gaya Tarik
Gaya dorongan
Gaya Sentuh adalah : Gaya yang bekerja dengan cara persentuhan / kontak langsung antara kedua benda.
•Gaya Tak Sentuh
Gaya Magnet
Gaya Listrik
Gaya Gravitasi
Gaya Tak Sentuh adalah : Gaya yang bekerja tanpa persentuhan/kontak langsung antara kedua benda. Dapatkah kalian menyebutkan beberapa contoh dari Gaya Sentuh dan Gaya tak sentuh ?
PENGARUH GAYA PADA BENDA • Benda diam menjadi bergerak
• Benda bergerak menjadi diam
• Bentuk dan ukuran benda berubah
• Arah gerak benda berubah
MENGUKUR GAYA • Gaya diukur dengan menggunakan : DINAMOMETER / NERACA PEGAS
Dinamometer
2. GAYA GESEKAN • Gaya gesekan udara dan air Makin besar luas permukaan benda yang bergerak di udara / air, makin besar gaya gesekan udara / air yang bekerja pada benda
• Gaya gesekan antara zat padat - Luas permukaan zat padat yang bersentuhan tidak mempengaruhi besar gaya gesekan. - Gaya gesekan statis bekerja ketika benda diam / belum bergerak ( fs ) - Gaya gesekan kinetis bekerja ketika benda yang bersentuhan bergerak. ( fk ) Gaya gesekan statis ( fs ) > gaya gesekan kinetis ( fk ) - Kekasaran permukaan benda mempengaruh besar gaya gesekan. Makin kasar permukaan benda makin besar gaya gesekannya.
• GAYA GESEKAN YANG MERUGIKAN - Gesekan pada bagian-bagian mesin yang saling bersinggungan membuat mesin cepat rusak / aus.Untuk mengurangi gesekan , maka mesin biasanya menggunakan pelumas untuk melicinkannya. - Gesekan ban kendaraan pada jalan menyebabkan ban kendaraan cepat aus / tipis. - Gesekan dengan air / udara menyebabkan kecepatan gerak kendaraan menjadi berkurang. Untuk itu bentuk kendaraan dibuat dengan desain streamline / aerodinamis. Kapal laut Hovercraft memasang bantalan udara di dasar kapal agar dasar kapal tidak langsung bersentuhan dengan air sehingga kapal bergerak dapat bergerak lebih cepat
GAYA GESEKAN YANG MENGUNTUNGKAN -
Gesekan memungkinkan kita dapat berjalan kalau jalan tidak licin. - Ban kendaraan dibuat bergerigi agar gaya gesekan antara ban dan jalan cukup besar sehingga kendaraan tidak selip. - Gesekan pada rem kendaraan diperlukan agar laju kendaraan dapat dikurangi . Rem kendaraan berupa kampas rem yang kasar yang ketika bergesekan dengan pelek roda kendaraan akan mengurangi lajunya. Kampas rem tromol
- Kain parasut yang cukup lebar diperlukan untuk pendaratan agar selamat
3. MASSA DAN BERAT • •
Massa dan berat berbeda Massa ( m ):jumlah materi yang dikandung benda Massa adalah besaran skalar yaitu : besaran yang hanya memiliki nilai( besar) tetapi tidak memiliki arah. Massa selalu tetap tidak dipengaruhi oleh tempat dimana benda itu berada. Massa diukur dengan menggunakan neraca dengan satuan SI : kg
•
Berat ( Weight = w) : gaya gravitasi yang bekerja pada benda.
•
Berat adalah besaran vektor yaitu : besaran yang selain memiliki nilai ( besar), juga memiliki arah. Berat dipengaruhi tempat dimana benda itu berada. Di bumi benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi sedangkan di bulan benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi bulan. Jadi bila berbeda tempat ,maka berat benda akan berbeda juga. Berat diukur dengan dinamometer dengan satuan SI : newton ( N )
RUMUS BERAT Besaran
W= m x g
W : m x g
Massa (m)
Satuan SI kg
g
Percepatan Gravitasi (g)
m/s2 atau N/kg
cm/s2 atau dyne/g
Berat ( w )
newton(N)
dyne
Contoh soal : Massa benda 50 kg. Tentukan berat benda bila a. berada di bumi yang percepatan gravitasinya 9,8 m/s2 ! b. Berada di bulan yang memiliki percepatan gravitasi 1,6 N/kg ! Jawab a. W = m x g W = 50 kg x 9,8 m/s2 = 490 N b. W = m x g W = 50 kg x 1,6 N/kg = 80 N
Satuan cgs
LATIHAN SOAL-SOAL 1.
Sebuah benda massanya 400 g diukur beratnya dengan dinamometer seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping ini . a. Berapa berat benda ? b. Berapa percepatan gravitasi tempat ?
newton 0 1 2
3 4
2.
Berat benda di bumi 4.900 N , berapa berat benda tersebut di bulan bila percepatan gravitasi di bumi 9,8 m/s2 dan percepatan gravitasi di bulan 1,6 m/s2 ?
5
3.
Percepatan gravitasi di planet Yupiter 24 m/s2, berapa berat benda di planet Yupiter bila di bumi yang percepatan gravitasinya 9,8 m/s2 berat benda 245 N ?
4.
Di sebuah planet yang percepatan gravitasinya 2,4 N/kg berat sebuah benda 120 N, berapa berat benda tersebut di bulan yang percepatan gravitasinya 1,6 m/s2 ?
B. PENJUMLAHAN GAYA (Resultan Gaya) •
MENGGAMBAR VEKTOR F
O
A Diagram vektor
O = titik tangkap vektor A = ujung vektor Arah dari O ke A = arah vektor Panjang OA = besar vektor F = nama vektor
Panjang vektor sebanding dengan besar vektor Bila 1 cm dari vektor gaya mewakili 5 N , maka gaya 10 N diwakili dengan 2 cm. Bila arah dari 2 vektor tidak sama , maka kedua vektor tidak sama
- F1 adalah vektor yang besarnya sama dengan F1 tetapi berlawanan arah Contoh soal :
Jawab Bila gaya F1 berarah ke kanan dan besarnya : 10 N dan digambarkan dengan diagram vektor yang panjangnya 2cm.Lukiskan a diagram vektor gaya a. F2 = 15 N ke kanan b. F3 = 10 N ke kiri
b
F1 10 N F2 15 N F3 10 N
LATIHAN SOAL-SOAL 1. Sebuah vektor gaya berarah ke kanan besarnya 5 N . Vektor digambarkan dengan diagram vektor panjangnya 2 cm. Gambarkan vektor-vektor kecepatan : a. F2 =10 N ke kiri c. F4 = 2,5 N ke Utara b. F3 = 25 N ke kanan d. F5 = 7,5 N ke Selatan 2.
Sebuah vektor gaya F ditunjukkan pada gambar di bawah ini. F Gambarkan vektor-vektor gaya a. F1 = 2 F b. F2 = - 2 F
3.
c. F3 = ½ F d. F4 = - 2½ F
Terapkan tanda + untuk gaya yang berarah ke kanan dan tanda – untuk gaya yang berarah kekiri. Diketahui sebuah vektor F = 4 N digambar dengan diagram vektor panjangnya 2 cm, lukiskan vektor-vektor gaya a. F1 = 10 N c. F2 = - 10 N b. F3 = - 12 N d. F4 = - 15 N
MELUKIS PENJUMLAHAN DAN SELISIH GAYA •
PENJUMLAHAN GAYA Metode Poligon :
Himpitkan titik tangkap vektor kedua dengan ujung vektor pertama
Jumlah vektor adalah vektor dengan titik tangkap vektor pertama dan ujungnya ujung vektor kedua.
F 3 + F4 F1 F 1 + F2
F3
•
SELISIH GAYA
Gunakan cara penjumlahan gaya dengan metode poligon
F1 – F2 = F1 + ( - F2 )
F3 – F4 = F3 +(- F4)
- F2 F1 – F2
F4
F2
F1
F4 - F4
F2 F3 F3 – F4
MENENTUKAN RESULTAN GAYA
RESULTAN GAYA
Hasil dari penjumlahan atau selisih dari gaya-gaya disebut Resultan Gaya
Resultan dari gaya- gaya diberi lambang misalnya : R Besar resultan gaya dapat diukur atau dihitung dengan menggunakan rumus .
RESULTAN GAYA-GAYA SEGARIS
DENGAN MENGGAMBAR F1=5 N
F2 =10 N
R= F1 + F2 F1 = 5 N diwakili dengan 1 cm
F1 = 50 N
F2=20 N
- F1 =-50 N R= F2 – F1
F2 = 10 N diwakili dengan 2 cm
F1 = 50 N diwakili dengan 5 cm ke kanan
R = 3 cm jadi besar resultan
F2 = 20 N diwakili dengan 2 cm ke kanan
gaya R = 3 x 5 N = 15 N
-F1 = - 50 N diwakili dengan 5 cm ke kiri R = F2 – F1 = 3 cm ke kiri , jadi resultan gaya R = - 30 N ( artinya 30 N ke kiri)
RESULTAN GAYA-GAYA SEGARIS DENGAN RUMUS Tentukan arah positif dan arah negatif dari gaya. Misalkan arah ke kanan sebagai arah positif gaya , sedangkan ke kiri arah negatif. Gunakan cara aljabar untuk menentukan penjumlahan gaya
CONTOH SOAL 1
CONTOH SOAL 2
F1 = 20 N ke kanan = + 20 N
F1 = 30 N ke kanan = + 30 N
F2 = 50 N ke kanan = + 50 N
F2 = 70 N ke kiri = - 70 N
Tentukan resultan gaya-gaya dari
Tentukan resultan gaya-gaya dari
a. R = F1 + F2
a. R = F2 + F1
b. R = F1 – F2
b. R = F1 – F2
JAWAB
c. R = F2 – F1
a. R = 20 N + 50 N = 70 N ke kanan b. R = 20 N – 50 N = - 30 N artinya R = 30 N ke kiri
JAWAB a. R = - 70 N + 30 N = - 40 N artinya R = 40 N ke kiri b. R = 30 N –(- 70N) = 100 N ke kanan
c. R = - 70 N – 30 N = - 100 N artinya R = 100 N ke kiri
RESULTAN GAYA-GAYA TIDAK SEGARIS tetapi SALING TEGAK LURUS DENGAN MENGGAMBAR F1 = 5N -F1 = -5N F2 = 12 N
F2 = 40 N
F1 = 30 N F1 = 30 N diwakili dengan 3 cm F2 = 40 N diwakili dengan 4 cm R = F1 + F2 = 5 cm jadi resultan gaya R = 50 N arah sesuai gambar
F1 = 5 N misalnya diwakili dengan 5 cm F2 = 12N diwakili dengan 12 cm -F1 = - 5 N diwakili dengan 5 cm berlawanan dengan F1 R = F2 – F1 setelah diukur panjangnya 13 cm , jadi besarnya 13 N arah sesuai gambar.
RESULTAN GAYA-GAYA TIDAK SEGARIS tetapi SALING TEGAK LURUS DENGAN RUMUS
Untuk gaya yang saling tegak lurus resultan gaya dapat dihitung dengan menggunakan rumus pythagoras. R = F 2 F 2 2
1
F1=- 40 N
F1=30 N
2
F2 F1
R=
2
- F2=-30 N
F2 =40 N
R=F2 + F1
F2= 30 N
R = F1 – F2
R = F2 + F1 R=
R= F1 – F2
2
R = F1 F2
2
40 30 2500 2
R = 50 N arah sesuai gambar.
R=
2
- 402 - 302
2500
R = 50 N arah sesuai gambar
LATIHAN SOAL-SOAL 8.
Diketahui gaya F1 = 10 N ke kanan dan F2 = 15 N ke kanan. Dengan melukiskan gaya 5 N = 1 cm , lukiskan arah dan tentukan besar resultan gaya a. F1 + F2 b. F2 + F1 b. F1 – F2 d. F2 – F1
9.
Berdasarkan soal no. 8 di atas apakah a. F1 + F2 = F2 + F1 b. F1 – F2 = F2 – F1
10. Dengan menerapkan tanda + untuk gaya berarah ke atas dan tanda – untuk gaya yang berarah ke bawah , di ketahui gaya F1 = 15 N dan F2 = - 10 N( Lukis 5N=1 cm) Lukiskan arah dan besar resultan gaya a. F1 + F2 b. F2 + F1 b. F1 – F2 d. F2 – F1
F1= 5 N
F4=-6 N
F2= - 8 N
F3 = 12 N
11. Diketahui gaya-gaya
Lukiskan arah dan tentukan besar resultan gaya dari a.
F1 + F2
b. F1 – F2
c. F2 – F1
d. F3 + F4
e.
F3 – F4
f. F4 – F3
g. F1 + F3
h. F2 + F4
i.
F3 – F1
j. F2 – F4
k. F4 – F2
C. HUKUM NEWTON 1. HUKUM 1 NEWTON Jika resultan gaya pada benda sama dengan nol ( ΣF = 0) , maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam, tetapi jika benda sedang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap (konstan). Sifat benda cenderung mempertahankan keadaan semula(bila diam ingin tetap diam, bila bergerak ingin tetap bergerak) disebut inersia/kelembaman. Oleh sebab itu Hukum 1 Newton disebut juga Hukum Kelembaman(inersia). N
20 N
20 N
W W = gaya gravitasi pada benda N = Gaya Normal dikerjakan meja pada benda secara tegak lurus. Besar N = W atau ΣF = 0 Benda diam tetap diam
ΣF = 0 Jika benda sedang diam akan tetap diam Jika benda sedang bergerak akan bergerak terus dengan kecepatan tetap
2. HUKUM II NEWTON
Jika ada resultan gaya pada benda ( ΣF 0) , maka benda akan mengalami percepatan tetap yang besarnya sebanding dengan resultan gaya ,searah dengan arah resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.
F
RUMUS
F a m atau
F m a
ΣF :
m x a
Besaran
Satuan SI Satuan cgs
Gaya(F)
newton(N)
dyne
Massa(m)
kg
g
m/s2 atau N/kg
cm/s2 atau dyne/g
Percepatan(a)
3. HUKUM III NEWTON
Jika A mengerjakan gaya pada B , maka B akan mengerjakan gaya pada A dengan besar gaya yang sama tetapi berlawanan arah. Atau secara matematis Hk III Newton dapat dinyatakan :
F aksi = - F reaksi
reaksi
aksi
reaksi
aksi reaksi aksi
LATIHAN SOAL-SOAL 12. Setiap benda yang berada di permukaan bumi akan mengalami gaya gravitasi bumi Sebuah benda yang beratnya 150 N diletakkan di atas meja , mengapa benda diam di atas permukaan meja tidak jatuh tertarik ke bumi ? Jelaskan dengan Hukum Newton. 13.
Sebuah balok beratnya 75 N terletak di atas lantai. Lukiskan arah gaya lain dan berapa besarnya yang menyebabkan balok tersebut diam di atas lantai ! 75 N
14. Di bawah ini adalah sebuah gerobak yang sedang didorong oleh dua orang anak dengan arah yang berlawanan . Berapa besar gaya yang dikeluarkan anak kedua jika a. gerobak tetap diam? ? 60 N b. gerobak bergerak dengan kecepatan tetap ? 15. Jelaskan mengapa ketika bus melaju dengan kecepatan tinggi dan tiba-tiba di rem, penumpang bus terjatuh ke arah depan bus ? Jelaskan juga mengapa angkot yang sedang diam dan kemudian sopir menjalankan kendaraannya secara tiba-tiba dengan kecepatan cukup tinggi ternyata badan para penumpang bus tersentak ke arah belakang kendaraan ?
16. Apa yang terjadi pada benda bila pada benda bekerja gaya-gaya yang resultannya tidak nol ? 17. Tentukan besar percepatan yang dialami benda bila gaya 50 N bekerja pada benda yang massanya a. 25 kg b. 50 kg c. 100 kg d. 150 kg 18. Sebuah benda diam massanya 20 kg kemudian didorong dengan gaya-gaya seperti tampak pada gambar di bawah ini. Apa yang terjadi pada benda ? Berapa besar percepatan benda ? a. b. 40 N c. 50 N 50 N 20 N 30 N
30 N
25N 19. Dengan memberikan gaya 40 N ke kanan , benda bergerak dengan percepatan 5 m/s2 , berapa percepatan yang bekerja pada benda bila diberikan tambahan gaya a. 20 N ke kanan b. 20 N ke kiri c. 50 N ke kiri 20. Dengan gaya mesin 300 N pada sepeda motor dan gaya gesekan pada ban sebesar 20 N , sepeda motor dapat mengalami percepatan 4 m/s2.Berapa massa sepeda motor ?
21. Sebuah balok beratnya 150 N terletak di atas lantai . Untuk dapat mengangkat balok diperlukan gaya F ke atas. Agar balok dapat terangkat maka yang benar adalah. . . . a. F = 150 N b. F < 150 N c. F > 150 N
22. Sebuah benda beratnya 490 N berada di atas lantai ,di dorong dengan gaya horizontal 100 N ke kanan. Bila percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2 , berapa percepatan yang dialami benda bila a. lantai dianggap licin sempurna ( tidak ada gesekan ) ? b. pada benda bekerja gaya gesekan 10 N ? 23. Pada benda bekerja 2 buah gaya yang segaris . Apakah benda akan selalu mengalami percepatan ? Berikan penjelasan dari jawabanmu ! 24. a. Apakah yang dimaksud dengan gaya aksi dan reaksi ? b. Bagaimana hubungan dari gaya aksi dan gaya reaksi (besar dan arah )? c. Apakah mungkin gaya aksi dan reaksi bekerja pada benda yang sama ? 25. Sebutkan beberapa contoh yang merupakan gaya aksi dan reaksi ! 26. Dua orang anak main tarik tambang dan ternyata kedua anak mengeluarkan gaya tarik yang sama besar sehingga keduanya tidak bergerak sama sekali.Apakah gaya yang dikeluarkan masing-masing anak merupakan gaya aksi dan reaksi ? Jelaskan jawabanmu !
Sebuah bola tenis yang dilemparkan oleh seorang anak mengenai tembok dan memberikan gaya 15 N pada tembok.
27. 15 N tembok
a. Apa yang akan terjadi dengan bola setelah menabrak ? b. Berapa besar gaya yang dikerjakan tembok pada bola dan kemanakah arahnya ?
c. Apakah kedua gaya ini merupakan gaya aksi dan reaksi ? 28. Sebuah bola basket beratnya 49 N jatuh dari atas lantai dan setelah menabrak lantai bola memantul kembali. Berapa besar gaya yang dikerjakan lantai pada bola setelah bola menabrak lantai ? Jelaskan mana yang merupakan gaya aksi dan mana yang merupakan gaya reaksi !
49 N lantai
29. Dua orang anak Chelsea dan Clara bermain sepatu roda. Chelsea massanya 50 kg dan Clara massanya 40 kg . Clara mendorong tangan Chelsea dengan memberikan gaya 20 N. Dengan menganggap lantai licin a. jelaskan mana yang merupakan gaya aksi dan reaksi !
b. kemanakah arah gerak Chelsea dan Clara setelah saling dorong ? c. berapakah besar percepatan Chelsea dan Clara setelah saling dorong ?
Chelsea
Clar a
QUIZ HOREY
Nama : ………………….., Kelas :………..., No. Absen : ……..
Pilihlah
a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.
Dinamometer Perpegas 250 N 50 N Gaya Gaya tak sentuh Gaya sentuh Resultan gaya Massa Kg Newton
l. m. n. o.
Berat W = m.g 980 N S = m.g
Pertanyaan : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9.
Tarikan atau dorongan pada suatu benda disebut …………. Gaya magnet termasuk gaya ……….. Hasil dari penjumlahan atau selisih dua buah gaya atau lebih disebut……. Jumlah meteri yang dikandung benda disebut…. Satuan masaa adalah …. Rumus berat adalah ….. Sebuah benda massanya 100 kg, tentukan berat benda jika percepatan garvitasi 9,8 m/s2 Dua buah gaya F1 = 150 N ke kanan, F2 = 100 n ke kiri. Berapa resultan gayanya ? Alat untuk mengukur gaya adalah …
