materi78.co.nr
FIS 1
Hukum Gerak Newton A.
Gaya umum yang dialami oleh benda:
PENDAHULUAN Hukum gerak Newton menjelaskan hubungan gaya dan gerak yang diakibatkan oleh gaya tersebut. Hukum gerak Newton terdiri dari hukum kelembaman, hukum Newton II dan hukum aksireaksi.
B.
HUKUM NEWTON I Hukum Newton I (hukum kelembaman/ inersia) menjelaskan: Apabila tidak ada gaya yang bekerja pada suatu benda, maka benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan.
w = m.g w = gaya berat/berat (N) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (9,8 atau 10 m/s2)
2) Gaya normal (N) Adalah gaya yang dialami benda jika bersentuhan dengan bidang. Arah gaya normal tegak lurus bidang. Adalah gaya yang diberikan dari pengaruh luar, misalnya gaya dorong, gaya tarik, dll.
ΣFx = 0 ; ΣFy = 0
Menurut hukum Newton I, suatu benda akan mempertahankan keadaannya jika tidak diberi gaya (tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan). Contoh: - Ketika mobil digas tiba-tiba, tubuh kita akan terlempar ke belakang karena tubuh kita ingin tetap mempertahankan diam. - Ketika mobil direm mendadak, tubuh kita akan terlempar ke depan karena tubuh kita ingin mempertahankan gerak.
C.
Adalah gaya yang dialami benda karena percepatan gravitasi. Arah gaya berat menuju pusat bumi. Dapat dirumuskan:
3) Gaya luar (F)
dapat dirumuskan: ΣF = 0
1) Gaya berat (w)
4) Tegangan tali (T) Adalah gaya yang timbul pada tali akibat diberi suatu gaya luar. Arah tegangan tali menjauhi benda. 5) Gaya gesek (f) Adalah gaya sentuh antara benda dengan bidang geraknya yang berlawanan dengan arah gerak benda. Dapat dirumuskan: f = N.μk Gaya gesek secara khusus dibagi menjadi: a.
HUKUM NEWTON II Hukum Newton II menjelaskan: Percepatan benda diakibatkan oleh gaya, dan percepatan benda itu berbanding lurus dan searah dengan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda.
fs = N.μs
fk = N.μk kg.m/s2)
F m
F = m.a
F = gaya (N atau m = massa benda (kg) a = percepatan benda (m/s2)
Resultan gaya adalah penjumlahan gaya yang sejajar yang dialami suatu benda. 1) Gaya yang mengarah ke kanan dan ke atas diberi tanda positif. 2) Gaya yang mengarah ke kiri dan ke bawah diberi tanda negatif.
fs > fk
b. Gaya gesek kinetis (fk), adalah gaya yang bekerja saat benda bergerak.
dapat dirumuskan: a=
Gaya gesek statis (fs), adalah gaya yang bekerja saat benda diam.
fk < fs
Dua kemungkinan gerak benda akibat gaya gesek statis: a.
Jika fs > F luar, maka benda diam dan percepatan 0 m/s2.
b. Jika fs = F luar, maka benda akan tepat bergerak. c.
Jika fs < F luar, maka benda bergerak dan percepatan dipengaruhi gaya luar dan gaya gesek kinetis.
3) Benda akan bergerak ke arah yang nilai gayanya lebih besar.
KINEMATIKA GERAK (I)
1
materi78.co.nr
D.
FIS 1
HUKUM NEWTON III
2) Benda diberi gaya mendatar dengan sudut θ
Hukum Newton menjelaskan:
III
(hukum
Percepatan sistem:
a
aksi-reaksi)
F
Jika suatu benda memberi gaya aksi kepada benda lain, maka benda lain itu akan memberi gaya reaksi yang sama kepada benda awal namun berlawanan arah. dapat dirumuskan:
F.cosθ
m
m
ΣF = m.a F.cosθ = m.a
a
Menurut hukum Newton III:
m2
1) Aksi-reaksi bekerja pada dua buah benda berbeda. 2) Aksi-reaksi tidak saling meniadakan satu sama lain. 3) Aksi-reaksi dapat menyebabkan salah satu atau kedua benda diam atau bergerak. Contoh: Ketika bersandar di dinding, kita memberi gaya ke dinding, namun dinding memberi gaya yang sama pula kepada kita.
KINEMATIKA GERAK LURUS
N12 N21 m1
F
Percepatan sistem: a=
F
N12 = N21 = m2.a
m1 +m2
F = (m1+m2).a 4) Dua/lebih benda saling bertumpuk
N12 = N21
T1
N
Gaya kontak antar balok
β
Gaya normal tumpukan balok:
N12 = N21 = m1.g m W Berlaku aturan sinus:
Balok 1
Balok 2
ΣF = 0
ΣF = 0
N12 – m1.g = 0
N – m2.g – N21 = 0
a
T1 = T2
Penerapan hukum Newton II pada kinematika gerak lurus (bidang dianggap licin):
m1
1) Benda diberi gaya mendatar Percepatan sistem: F
N = (m1+m2).g
5) Dua/lebih benda yang terhubung tali diberi gaya tarik
T1 T1 W = = sinα sinβ sin90
a
m2
W2
T2 α
m1
N12 N21 W1
β
α
Gaya kontak:
ΣF = m.a
Penerapan hukum Newton I pada kesetimbangan benda tegar misalnya sistem kesetimbangan tali. (dipelajari di Fisika 2)
m
F.cos𝛉
3) Dua/lebih benda saling berhimpit dan diberi gaya mendatar
Faksi = –Freaksi
E.
a=
a=
F m
T1
Percepatan sistem: a=
F m1 +m2
T2
m2
Balok 1 ΣF = m1.a T1 = m1.a Balok 2
ΣF = m.a
ΣF = m2.a
F = m.a
F – T2 = m2.a
KINEMATIKA GERAK (I)
F
2
materi78.co.nr
FIS 1
6) Dua benda terhubung tali tergantung pada katrol tetap m2 > m1
a=
T1 = T2
a
a T1 m1
m2 -m1
a=
m1 +m2
.g
ΣF = m1.a
(m3 -m1 ).g m1 +m2 +m3
T1 – W1 = m1.a
Balok 2
Balok 3
ΣF = m2.a
ΣF = m3.a
T2 – T1 = m2.a
W3 – T2 = m3.a
m2
T1
W2 Percepatan sistem:
Balok 1
9) Dua benda terhubung tali, salah satu berada pada bidang, melewati katrol tetap, salah satu tergantung pada katrol bebas
T2
W1
Percepatan sistem:
m1
a1
Balok 1 ΣF = m1.a
T1 = T2 = T3
T1 – W1 = m1.a
m2 > m1
Balok 2
a1 = 2a2
T2
T3 a2
ΣF = m2.a W2 – T2 = m2.a 7) Dua benda terhubung tali, salah satu berada pada bidang, salah satu tergantung pada katrol tetap
m2 W2 Percepatan sistem:
T1 m1
a=
a
ΣF = m1.a1
m2 .g
T1 = m1.a1
m1 +m2
Balok 2
a
ΣF = m2.a2
m2 > m1
W2 – T2 – T3 = m2.a2
T2
T1 = T2
Balok 1
10) Benda berada di atas bidang miring
m2
a
W2 m Percepatan sistem: a=
Balok 1 T1 – W1 = m1.a
m1 +m2
W.cosθ
Balok 2 ΣF = m2.a
8) Tiga benda terhubung tali, salah satu berada pada bidang, melewati dua katrol tetap, dua lainnya tergantung pada tiap katrol tetap a
T2 a
T1 m1 W1
m3 > m2 > m1
Gaya normal: N = W.cosθ
a = g.sinθ Sumbu x
Sumbu y
ΣFx = m.a
ΣFy = 0
W.sinθ = m.a
N – W.cosθ = 0
11) Benda berada di atas bidang miring, diberi gaya dorong naik
m2 a
θ
W
Percepatan sistem:
W2 – T2 = m2.a
T1
W.sinθ
θ
ΣF = m1.a
m2 .g
T2
a
F m
m3 W3
θ W.cosθ
W
KINEMATIKA GERAK (I)
W.sinθ θ
3
materi78.co.nr
FIS 1
Percepatan sistem: a=
F m
Gaya normal:
Gaya sentripetal pada gerak ini berupa tegangan tali yang menahan benda agar tetap berada pada lintasannya.
N = W.cosθ
–g.sinθ
Persamaan umum yang dapat dibentuk:
Sumbu x
Sumbu y
ΣFx = m.a
ΣFy = 0
F – m.g.sinθ = m.a
N – m.g.cosθ = 0
12) Dua benda terhubung tali, salah satu pada bidang miring, salah satu tergantung pada katrol tetap T1
T1 = T2
a
m2 > m1
mv2 r
Kecepatan maksimum agar tali tidak putus: Tmaks .r
vmaks = √
m
G.M. horizontal tanpa tali
m1
a T2 W1.cosθ
F s = fs
W1.sinθ
θ
m2
r
θ
W1 Balok 1
Gaya sentripetal pada gerak ini berupa gaya gesek statis yang menahan benda agar tidak tergelincir sewaktu berputar.
ΣFx = m1.a
Persamaan umum yang dapat dibentuk:
W2 Percepatan sistem: a=
T=
Fs = T
(m2 -m1 .sinθ) m1 +m2
.g T1 – W1.sinθ = m1.a Fs = fs
Balok 2 ΣFx = m2.a W2 – T2 = m2.a
13) Dua benda terhubung tali, keduanya pada bidang miring, melewati katrol tetap a
a T2
T1
β
α
W2
= μs.N
Kecepatan maksimum meninggalkan lintasan:
W1
F.
(m2 .sinβ-m1 .sinα) m1 +m2
W W1.sinα
T
α
Balok 1
Balok 2
ΣFx = m1.a
ΣFx = m2.a
T1 – W1.sinα = m1.a
W2.sinβ – T2 = m2.a
KINEMATIKA GERAK MELINGKAR Penerapan hukum Newton II pada gerak melingkar:
Fs = T r
tidak
T
.g
G.M. horizontal dengan tali
benda
G.M. vertikal dengan tali
T
Percepatan sistem: a=
agar
Vmaks = √μs .g.r
m1
W2.cosβ W1.cosα
β
r
m2 > m1
m2 W2.sinβ
T1 = T2
mv2
θ
Wcosθ W
W T W
Persamaan umum yang dapat dibentuk: T ± Wcosθ = Fs Kecepatan minimum yang dibutuhkan agar benda dapat mencapai titik B dari A adalah: vmin = √2.g.r Kecepatan minimum yang dibutuhkan agar benda berputar satu lingkaran penuh: vmin = √5.g.r
KINEMATIKA GERAK (I)
4
materi78.co.nr
FIS 1
G.M. vertikal di dalam bidang lingkaran
Kecepatan maksimum agar tali tidak putus: Vmaks = √g.r. tan θ
N
G.M. pada bidang miring atau velodrom
W
Ncosθ
N
N
θ
N
W
N
Wcosθ
Fs = Nsinθ
W W Persamaan umum yang dapat dibentuk:
θ
W
N ± Wcosθ = Fs
Persamaan umum yang dapat dibentuk:
Kecepatan minimum pada C agar benda tidak meninggalkan lintasan: Vmin = √g.r
mg cos θ
Fs = mg tanθ
Kecepatan maksimum agar benda tidak meninggalkan lintasan dapat dirumuskan:
G.M. vertikal di luar bidang lingkaran N
N=
vmaks = √g.r. tan θ
N
vmaks = √μs .g.r
W W.sinθ θ
W
Persamaan umum yang dapat dibentuk: N - Wsinθ = -Fs Kecepatan minimum meninggalkan lintasan:
agar
benda
tidak
Vmaks = √g.r Ayunan konis
θ L Lcosθ
T
Tcosθ
Fs = Tsinθ r = Lsinθ
W
Persamaan umum yang dapat dibentuk: W= Tcosθ
T=√
Fs = Tsinθ
L cosθ g
KINEMATIKA GERAK (I)
5
