HUKUM - HUKUM
NEWTON TENTANG GERAK.
GERAK DAN GAYA.
Gaya : ialah suatu tarikan atau dorongan yang dapat
menimbulkan perubahan gerak. Dengan demikian jika benda ditarik/didorong dan
sebagainya maka pada benda bekerja gaya dan keadaan gerak benda dapat dirubah.
Gaya
adalah penyebab gerak.
Gaya
termasuk besaran vektor, karena gaya ditentukan oleh besar dan arahnya.
HUKUM I NEWTON.
Jika
resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (F = 0), maka benda tersebut :
- Jika dalam keadaan diam akan tetap diam, atau
- Jika dalam keadaan bergerak lurus beraturan akan tetap
bergerak lurus beraturan.
Keadaan
tersebut di atas disebut juga Hukum KELEMBAMAN.
Kesimpulan
: F = 0 dan a = 0
Karena
benda bergerak translasi, maka pada sistem koordinat Cartesius dapat dituliskan
Fx = 0 dan Fy = 0.
HUKUM II NEWTON.
Percepatan
yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dan
searah dengan gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda.
|
a ¥ atau F ¥ m .a
F =
k . m . a
dalam S I konstanta k = 1 maka :
F = m .a
|
Satuan
:
BESARAN
|
NOTASI
|
MKS
|
CGS
|
Gaya
|
F
|
newton (N)
|
dyne
|
Massa
|
m
|
kg
|
gram
|
Percepatan
|
a
|
m/det2
|
cm/det2
|
MASSA DAN BERAT.
Berat
suatu benda (w) adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda tersebut dan
arahnya menuju pusat bumi. ( vertikal ke bawah ).
Hubungan
massa dan berat :
w
= m . g
w = gaya berat.
m = massa benda.
g = percepatan grafitasi.
Satuan
:
BESARAN
|
NOTASI
|
MKS
|
CGS
|
Gaya berat
|
W
|
newton (N)
|
dyne
|
Massa
|
M
|
kg
|
gram
|
Grafitasi
|
G
|
m/det2
|
cm/det2
|
Perbedaan
massa dan berat :
* Massa (m) merupakan besaran skalar di mana besarnya
di sembarang tempat untuk suatu benda yang sama selalu TETAP.
* Berat (w) merupakan besaran vektor di mana besarnya
tergantung pada tempatnya (
percepatan grafitasi pada tempat benda berada ).
Hubungan
antara satuan yang dipakai :
1 newton = 1 kg.m/det2
1 dyne = 1
gr.cm/det2
1 newton = 105
dyne
1 kgf = g
newton ( g = 9,8 m/det2 atau 10 m/det2 )
1 gf = g dyne
( g = 980 cm/det2 atau 1000 cm/det2 )
1 smsb = 10 smsk
smsb
= satuan massa statis besar.
smsk
= satuan massa statis kecil.
Pengembangan
:
1. Jika pada benda bekerja banyak gaya yang
horisontal maka berlaku : F = m . a
F1 + F2 - F3
= m . a
Arah gerak benda sama dengan F1 dan F2
jika F1 + F2 > F3
Arah gerak benda sama dengan F3 jika F1
+ F2 < F3 ( tanda a = - )
2. Jika pada beberapa benda bekerja banyak gaya
yang horisontal maka berlaku :
F =m . a
F1
+ F2 - F3 = ( m1 + m2 ) . a
3. Jika pada benda bekerja gaya yang membentuk
sudut q
dengan arah mendatar maka
berlaku : F cos q = m . a
HUKUM III NEWTON.
Bila
sebuah benda A melakukan gaya pada benda B, maka benda juga akan melakukan gaya
pada benda A yang besarnya sama tetapi berlawanan arah.
Gaya
yang dilakukan A pada B disebut : gaya aksi.
Gaya
yang dilakukan B pada A disebut : gaya
reaksi.
maka ditulis :
Faksi = - Freaksi
Hukum
Newton I I I disebut juga Hukum Aksi - Reaksi.
1.
Pasangan aksi reaksi.
Pada
sebuah benda yang diam di atas lantai berlaku :
w = - N
|
w = gaya berat benda memberikan gaya aksi pada lantai.
N = gaya normal ( gaya yang tegak lurus permukaan tempat di mana benda
berada ).
Hal ini bukan pasangan Aksi - Reaksi.
( tanda - hanya menjelaskan arah berlawanan )
|
Macam
- macam keadan ( besar ) gaya normal.
N = w cos q
|
N = w - F sin q
|
N = w + F sin q
|
2.
Pasangan aksi - reaksi pada benda yang
digantung.
Balok
digantung dalam keadaan diam pada tali vertikal. Gaya w1 dan T1
BUKANLAH PASANGAN AKSI - REAKSI, meskipun
besarnya sama, berlawanan arah dan segaris kerja.
Sedangkan
yang merupakan PASANGAN AKSI - REAKSI
adalah gaya :
Demikian
juga gaya T2 dan T’2 merupakan pasangan aksi - reaksi.
HUBUNGAN TEGANGAN TALI TERHADAP PERCEPATAN.
|
a. Bila benda dalam keadaan diam, atau dalam keadan bergerak lurus
beraturan maka :
T = m . g
T = gaya tegangan tali.
|
|
b. Benda bergerak ke atas dengan percepatan a maka :
T = m . g + m . a
T = gaya tegangan tali.
|
|
c. Benda bergerak ke bawah dengan percepatan a maka :
T = m . g - m . a
T = gaya tegangan tali.
|
GERAK BENDA YANG DIHUBUNGKAN DENGAN KATROL.
|
Dua buah benda m1 dan m2 dihubungkan dengan karol melalui sebuah tali
yang diikatkan pada ujung-ujungnya. Apabila massa tali diabaikan, dan tali
dengan katrol tidak ada gaya gesekan, maka akan berlaku persamaan-persamaan :
Sistem akan bergerak ke arah m1 dengan percepatan a.
Tinjauan benda m1 Tinjauan benda m2
T = m1.g - m1.a
( persamaan 1) T = m2.g
+ m2.a ( persamaan 2)
|
Karena
gaya tegangan tali di mana-mana sama, maka persamaan 1 dan persamaan 2 dapat
digabungkan :
m1
. g - m1 . a = m2 . g + m2 . a
m1
. a + m2 . a = m1 . g - m2 . g
(
m1 + m2 ) . a = ( m1 - m2 ) . g
a =
Persamaan
ini digunakan untuk mencari percepatan benda yang dihubungkan dengan katrol.
Cara
lain untuk mendapatkan percepatan benda pada sisitem katrol dapat ditinjau
keseluruhan sistem :
|
Sistem akan bergerak ke arah m1 dengan percepatan a.
Oleh karena itu semua gaya yang terjadi yang searah dengan arah gerak
sistem diberi tanda POSITIF, yang
berlawanan diberi tanda NEGATIF.
F = m . a
w1 - T + T - T + T - w2 = ( m1 + m2
) . a
|
karena
T di mana-mana besarnya sama maka T dapat dihilangkan.
w1 - w2 = (m1
+ m2 ) . a
(
m1 - m2 ) . g = ( m1 + m2 ) . a
a =
BENDA BERGERAK PADA BIDANG MIRING.
Gaya
- gaya yang bekerja pada benda.
Gaya gesek (fg)
Gaya
gesekan antara permukaan benda yang bergerak dengan bidang tumpu benda akan
menimbulkan gaya gesek yang arahnya senantiasa berlawanan dengan arah gerak
benda.
Ada
dua jenis gaya gesek yaitu :
gaya
gesek statis (fs) : bekerja pada saat benda diam (berhenti) dengan persamaan :
fs = N.ms
gaya
gesek kinetik (fk) : bekerja pada saat benda bergerak dengan persamaan :
fk =
N. mk
Nilai
fk < fs.
=====o0o======
LATIHAN SOAL
LATIHAN SOAL
|
Sebuah lampu digantung seperti pada gambar.
Berapakah gaya tegangan talinya ?
|
|
Sebuah lampu digantung seperti pada gambar.
Berapakah gaya tegangan talinya ?
|
|
Sebuah benda beratnya 200 N digantung dengan susunan seperti pada
gambar.
Hitunglah gaya tegangan talinya ?
|
|
Sebuah benda beratnya 200 N digantung dengan susunan seperti pada gambar.
Hitunglah gaya tegangan talinya ?
|
|
Dari gambar disamping ini. Tentukan :
a. Gaya tegangan tali
b. Gaya yang dikerjakan engsel terhadap balok
penopang.
Jika massa balok diabaikan.
|
6.
Kendaraan yang massanya 1000 kg
bergerak dari kecepatan 10 m/det menjadi 20 m/det selama 5 detik.
Berapakah gaya yang bekerja pada
benda ?
7.
Kendaraan dengan massa 1000 kg
mempunyai rem yang menghasilkan 3000 N.
a. Kendaraan bergerak dengan
kecepatan 30 m/det, di rem.
Berapa lama rem bekerja sampai kendaraan berhenti.
b. Berapa jarak yang ditempuh
kendaran selama rem bekerja ?
8.
Sebuah benda mendapat gaya sebesar
30 N, sehingga dalam waktu 6 detik kecepatannya menjadi 30 m/det dari keadaan
diam.
Berapa berat benda jika g = 10
m/det2.
9.
Pada sebuah benda yang mula-mula
berada dalam keadaan tidak bergerak bekerja gaya K selama 4,5 detik. Setelah
itu K dihilangkan dan gaya yang berlawanan arahnya dengan semula dan besarnya
2,25 N mulai bekerja pada benda tersebut, sehingga setelah 6 detik lagi
kecepatannya = 0. Hitunglah gaya K.
10. Benda
massanya 10 kg tergantung pada ujung kawat. Hitunglah besarnya tegangan kawat,
jika :
a. Benda ke atas dengan percepatan
5 m/det2.
b. Benda ke bawah dengan percepatan
5 m/det2.
11. Seutas
tali dipasang pada kantrol dan ujung-ujung tali di beri beban 4 kg dan 6 kg.
Jika gesekan tali dengan katrol diabaikan, hitung :
a. Percepatan.
b. Tegangan tali.
|
m1 = 5 kg
m2 = 3 kg
Jika F = 90 N, hitunglah :
a. Percepatan m1
b. Percepatan m2
|
13.Seandainya
benda-benda yang massanya mA = 20 kg dan mB = 50 kg
disusun
sedemikian hingga terjadi kesetimbangan,
dengan tg q
= 3/4
Hitunglah mC jika lantai pada bidang miring licin
sempurna.
Hitunglah 2 kemungkinan jawab untuk mC jika bidang
miring kasar dengan koefisien gesekan statis 0,3
1B4. Sebuah benda berada di atas bidang datar kasar
dengan koefisien gesekan statis 0,4 dan koefisien gesekan kinetik 0,3 jika
massa benda 10 kg, ditarik dengan gaya 50 newton mendatar, jika mula-mula diam,
setelah 5 detik gaya 50 newton dihilangkan, hitunglah jarak yang ditempuh benda
mulai bergerak hingga berhenti kembali.
15.
Sebuah benda berada dibidang miring kasar dengan sudut kemiringan 37o dan
koefisien gesekan kinetiknya 0,2 Jika massa benda 5 kg dan ditarik dengan gaya
10 newton, tentukan arah gerak benda, tentukan pula jarak yang ditempuhnya
selama 5 detik jika mula-mula dalam keadaan diam.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar