Bab 5 Hukum Newton.ppt234567812345678124

HUKUM NEWTON
TENTANG GERAK
Hukum NEWTON I, II & III
SATUAN GAYA
BERAT
MACAM-MACAM GAYA
GAYA GESEKAN ANTAR ZAT PADAT
1
Pertemuan 5:

 Dinamika adalah ilmu yang mempelajari gaya sebagai penyebab
gerak
 Hukum Newton menyatakan hubungan antara gaya, massa dan
gerak benda
 Gaya adalah kekuatan dari luar berupa dorongan atau tarikan
5.1 Pendahuluan
5.2 Hukum Newton
Isaac Newton (1643-1727) mempublikasikan hukum geraknya dan
merumuskan hukum grafitasi universal
5.1
2

5.2.1 Hukum Newton I
Setiap benda akan tetap dalam keadaan (kecepatan = 0) atau bergerak sepanjang
garis lurus dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan) kecuali bila ia
dipengaruhi gaya untuk mengubah keadaannya.
 F = 0 Untuk benda diam atau bergerak lurus beraturan
5.2.2 Hukum Newton II
Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda
berbanding lurus dengan resultan gayanya, searah dengan gaya dan berbanding
terbalik dengan massa benda
m
F
a

 ma
F 

5.2
3

5.2.3 Hukum Newton III
Jika dua buah benda berinteraksi maka gaya pada benda satu sama dan berlawanan
arah dengan gaya benda lainnya
Faksi = - Freaksi
5.3 Satuan Gaya
Dimana : F = gaya
m = massa
a = percepatan
F = m a
Dalam satuan SI
Newton
m
Kg
F 
 2
det
.
m
Freaksi
Faksi
5.3 4

5
Contoh soal HUKUM NEWTON
1. Gaya tunggal yang bekerja pada komponennya Fx= 20N dan Fy=30N. Jika massa
benda 5kg, maka hitunglah berapa percepatannya (a).
Penyelesaian :
Hukum Newton II :
Diperoleh :
= 4 m/s² , = 6 m/s²
Percepatan (a) diperoleh dari rumus phytagoras :
m
Fx
a
a
m
Fx x
x




 .
m
Fy
a
a
m
Fy y
y




 .
x
a y
a
2
2
2
y
x a
a
a 

2
2
2
2
2
/
2
,
7
6
4 s
m
a
a
a y
x 






 56
4
6
arctan


6
5.4. SATUAN GAYA
Gaya adalah besaran vektor dan satuannya adalah Newton (N), dapat dilihat pada
tabel dibawah ini :

7
g
m
w .

5.5 BERAT
Berat adalah gaya tarik bumi, dengan rumus : dan g = percepatan
gravitasi bumi. Kesimpulannya :
 Berat = Gaya / gaya berat dan satuannya besaran vektor .
 Arah vektornya adalah arah gaya tarik bumi yaitu ke pusat bumi , yaitu vertikal ke
bawah.
 Jika sebuah benda jatuh bebas, percepatannya adalah = g (percepatan gravitasi
bumi)dan gaya yang bekerja pada benda ini adalah berat (W)
Contoh soal SATUAN GAYA :
1. Carilah berat benda yang masanya :
a. 3 kg
b. 200 gram
c. 0.70 slug

8
Penyelesaian :
Hubungan umum antara massa m dan berat w adalah : w=m.g
Dalam SI (sistim mks):
m dinyatakan dalam kg; g=9.8m/s²
w dinyatakan dalam Newton
Dalam sistem imperial :
m dinyatakan dalam slug, g=32,2ft/s²
w dinyatakan dalam pon (lb)
a. w= m.g=(3kg)(9.8m/s²) =29,4kg. m/s²= 29.4N
b. w= m.g=(0.02kg)(9.8m/s²) =1.96N
c. w= m.g=(0.70 slug)(32.2ft/s²) =22.5lb
2. Berapa massa benda yang beratnya di bumi :
a. 25 N
b. 80 lb
Penyelesaian :
a. 2.55N.s²/m = 2.55 N
b. 2.48 lb.slug
g
w
m
g
m
w 

 .

5.6 Macam-macam Gaya
Untuk sistem 2 benda titik terdapat gaya-gaya :  Gaya Interaksi
 Gaya kontak
5.6.1 Gaya Interaksi
Gaya yang ditimbulkan oleh satu benda pada benda lain walaupun letaknya
berjauhan
Macam-macam gaya kontak :  Gaya gravitasi
 Gaya Listrik
 Gaya Magnit
Definisi Medan
Ruang yang merupakan daerah pengaruh gaya. Akibatnya benda-benda yang berada
dalam suatu medan (medan gravitasi, medan listrik, medan magnit) akan menderita
gaya (gaya gravitasi, gaya listrik, gaya magnit).
5.4 9

5.6.2 Gaya Kontak
Gaya yang terjadi hanya pada benda-benda yang bersentuhan
a. Gaya gravitasi
b. Gaya Listrik
c. Gaya Magnit
Macam-macam gaya kontak :
Gaya reaksi dari gaya berat yang dikerjakan benda terhadap bidang tempat benda
terletak (benda melakukan aksi, bidang melakukan reaksi). Arah gaya normal N
selalu tegak lurus pada bidang
a. Gaya Normal
1
N
(a)
mg
2
(b)
= mg = aksi
1
2
F

= mg = aksi
2
1
F

(c)
(a) : Benda (1) berada diatas bidang (2)
(b) : Gaya aksi pada bidang
(c) : Gaya reaksi pada benda
N > 0 → Benda menekan bidang tempat benda terletak
N = 0 → Benda meninggalkan bidang lintasannya
N< 0 → tidak mungkin
Keterangan gambar :
5.5
10

b. Gaya Gesekan
 Gaya yang melawan gerak relatif dua benda
 Arah gaya gesekan selalu sejajar dengan bidang tempat benda berada dan
berlawanan dengan arah gerak benda jadi gaya gesekan melawan gerak
(menghambat)
Macam-macam gaya gesekan :
 Gaya gesekan antara zat padat dan zat padat
 Gaya gesekan antara zat padat dan zat cair (fluida)
1. Gaya Gesekan Statis (fs)
Gaya gesekan yang bekerja antara 2 permukaan benda dalam
keadaan diam relatif satu dengan yang lainnya
fs  s N
fs = gaya gesekan statis
s = Koefisien gesekan statis
N = Gaya Normal
fs < s N
fs = s N
benda diam
benda akan
bergerak
f
F
5.6 11

2. Gaya Gesekan Kinetik (fk)
Gaya gesekan yang bekerja antara 2 permukaan benda yang saling bergerak relatif
fk  k N
fk = gaya gesekan statis
k = Koefisien gesekan statis
N = Gaya Normal
f
F
N
W = mg
 Jika benda ditarik dengan gaya F, tapi benda belum bergerak karena ada gaya
gesekan fs melawan F
 Jika gaya F diperbesar hingga akhirnya benda bergerak, maka gaya gesekan
pada saat benda mulai bergerak
fk < fs
5.7 12

 Kemungkinan-kemungkinan :
1. Jika fk > fs
2. Jika fk = fs
3. Jika fk < fs
benda diam
benda saat bergerak
benda bergerak
 Sifat-sifat gaya gesekan
Gaya gesekan tergantung :
 Sifat permukaan kedua benda bergesekan ()
 Berat benda atau gaya normal
5.8
13

14
Contoh Soal :
1. Mobil 600 kg melaju di atas jalan datar, dengan kecepatan awal 30 m/s.
a. Gaya hambatan tetap berapakah akan berhasil menghentikannya dalam jarak 70m ?
b. Berapakah nilai minimum koefisien gesek antara ban dan permukaan agar hal ini
tercapai?
Penyelesaian:
Diketahui:
m=600 kg, Vo=30 m/s , vf= 0, jarak (x)=70m
Ditanyakan :
a. Gaya Hambatan (F )
b. Koefisien gesek ( )
Jawaban :
a. F= m.a
Pertama, tentukan percepatan yang dialami mobil ( dari posisi bergerak ke berhenti)


15
x
v
v
a
ax
v
v
o
f
o
f
2
2
2
2
2
2





Rumus yang digunakan :
Hasilnya a= -6,43 m/s
F= m. a
F= (600kg)(-6.43 m/s)
F= -3.860 N (gaya gesek antara ban dan permukaan jalan)
b. Koefisien gesek ?
N= gaya normal = permukaan jalan menekan pada mobil dengan gaya seberat gaya mobil
N= m.g=(600kg)(9.8 m/s²)=5900 N .
Diketahui gaya gesek pada ban (f)=3.860 N, sehingga koefisien geseknya adalah
Agar mobil dapat dihentikan dalam jarak 70m, koefisien gesek sekecil kecilnya harus 0,66.
)
(
N
f
N
f 

 
.
66
.
0
5900
3860



N
f


16
2. Kotak dengan berat 70kg digeser dengan gaya 400N (lihat gb). Koefisien gesekan antara
kotak dan lantai adalah 0,50 dalam keadaan kotak bergerak. Berapakah percepatan kotak ?
Penyelesaian:
Keseimbangan arah y:
y= m.g = (70kg)(9,8m/s²)= 686 N
Gaya gesek
Dari rumus dengan arah positip = arah gerak :
Diperoleh percepatan kotak adalah 0,81m/s²
N
N
y
f 343
)
686
)(
5
,
0
(
. 

 
x
x a
m
F .


x
a
kg
N
N ).
70
(
343
400 

2
/
81
.
0
70
57
s
m
kg
N
ax 


17
3. Kotak dengan berat 70kg ditarik dengan gaya 400N & sudut 30⁰ (lihat gb). Koefisien
gesekan antara kotak dan lantai adalah 0,50 dalam keadaan kotak bergerak. Berapakah
percepatan kotak ?
Penyelesaian :
Karena benda tidak meninggalkan lantai, maka dalam arah y berlaku:
Dari gbr tampak :
Dalam arah x berlaku:
0
. 

 y
y a
m
F
0
.
)
30
sin
400
( 0


 g
m
y
0
)
/
8
.
9
)(
70
(
200 2


 s
m
kg
N
y
N
y 486

N
N
y
f 243
)
486
)(
5
.
0
(
. 

 
x
a
m
Fx .


x
a
kg
N
N ).
70
(
243
30
cos
)
400
( 0


2
/
47
.
1
70
243
346
s
m
kg
N
N
ax 



5.7 Gerak Benda pada Bidang Miring
5.7.1 Gerak benda pada bidang miring licin (tanpa ada gesekan)
N
y
x

mg sin 
mg cos 
mg
Gaya yang bekerja pada benda :
1. Gaya Normal
N = mg cos 
2. Gaya Berat
W = mg
Diuraikan menjadi 2 komponen :
Fx = mg sin 
Fy = mg cos 
Gaya yang menyebabkan benda bergerak pada bidang miring ke bawah (sumbu
x)
Fx = ma mg sin  = ma
18

5.5.2 Gerak benda pada bidang miring dengan adanya gesekan
N
y x

mg sin 
mg cos 
mg
Fk
Gaya yang bekerja pada benda :
1. Gaya Normal
2. Gaya Berat
3. Gaya Gesekan
N = mg cos 
W = mg
Fk = kN = kmg cos 
F = ma
mg sin  - Fk = ma
19

20
Contoh Soal Gerak pada bidang miring:
Benda seberat 20kg berada di atas bidang miring ( lihat gambar 5-16). Koefisien gesek
kinetik antara kotak dan bidang adalah 0.30. Tentukan percpatan yang dialami benda waktu
menggeser ke bawah.
Penyelesaian:
Percepatan yang dicari adalah ax, diperoleh dari rumus:
Tentukan gaya gesek (f) dengan rumus:
x
x a
m
F .


0
. 
 y
y a
m
F
'
cos
.
. 
g
m
y 
0
2
60
cos
)
/
8
,
9
)(
20
( s
m
kg
y 
)
87
,
0
)(
/
8
,
9
)(
20
( 2
s
m
kg
y 
N
y 171


21
y
f .


Rumus gaya gesek (f):
Dalam arah x berlaku:
Jadi percepatan gerak turun (menggeser kebawah) adalah 2,35 m/s²
N
N
f 51
)
171
)(
30
,
0
( 

x
x a
m
F .


x
a
m
g
m
f .
.
60
sin 0


x
a
N
N
N ).
20
(
)
8
,
9
)(
20
)(
5
,
0
(
51 

2
/
35
,
2 s
m
ax 


5.6 Sistem Katrol
A
B
k
(a)
a
a


T
T
mB g
mA g
fA
NA
Diagram bebas sistem
benda A dan benda B
(b)
22

Gaya-gaya yang bekerja pada benda :
 Pada benda A :
 Gaya Normal
 Gaya Gesek
 Gaya Tegangan tali
NA = mA . g
fA = k . mA . g
T
 Pada benda B :
 Gaya Berat
 Gaya Tegangan tali
WB = mB . g
T
Jika benda bergerak maka berlaku hukum Newton II ma
F 

 Untuk kedua benda berlaku :
g
m
m
m
m
a
B
A
A
k
B












 Untuk bidang kasar :  Untuk bidang licin :
g
m
m
m
a
B
A
B










23

Bab 5 Hukum Newton.ppt234567812345678124

More Related Content

What's hot

Similar to Bab 5 Hukum Newton.ppt234567812345678124

More from nurislamiah449

Recently uploaded

Bab 5 Hukum Newton.ppt234567812345678124