9-hukum newton pada bidang miring

SERI EBOOK GURUMUDA

Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com © 2008 ‐ 2009

1

Hukum Newton pada Bidang Datar dan Miring

Edisi Kedua

Untuk SMA kelas X

(Telah disesuaikan dengan KTSP)

Penulis

Alexander san lohat

(san)

Lisensi Dokumen : Copyright © 2008‐2009 GuruMuda.Com Seluruh dokumen di GuruMuda.Com dapat digunakan dan disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus atau merubah atribut penulis dan pernyataan copyright yang disertakan dalam setiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecuali mendapatkan ijin terlebih dahulu dari GuruMuda.Com.

SERI EBOOK GURUMUDA


2

Contact Person

Anda bisa menghubungi saya melalui beberapa jalur di bawah :

Blog : http://www.gurumuda.com

Email : [email protected]

Testimonial dan Saran

Apapun pendapat anda mengenai tulisan saya, silahkan memberikan testimonial atau saran konstruktif demi pengembangan ebook ini menjadi lebih baik. Testimonial atau saran yang bersifat membangun

dari anda bisa dikirim ke email berikut :

[email protected]

Terima kasih atas partisipasi anda

SERI EBOOK GURUMUDA


3

Materi Pembelajaran :

Hukum Newton pada bidang datar dan bidang miring

Tujuan Pembelajaran :

Kompetensi Dasar :

Menerapkan Hukum Newton sebagai prinsip dasar dinamika untuk gerak pada bidang miring

Indikator :

Menerapkan hukum newton pada gerak benda pada bidang datar/miring dengan dan atau tanpa gesekan

Tujuan pembelajaran di atas merupakan tuntutan dari Depdiknas RI dalam KTSP. Jadi dirimu harus mencapai Kompetensi dasar dan Indikator tersebut. Kalau tidak bisa, ntar dapat nilai merah :) alias tidak lulus. Nah, kali ini Gurumuda membimbing dirimu untuk bisa mencapai tujuan pembelajaran di atas.

Selamat Belajar ☺

SERI EBOOK GURUMUDA


4

Pengetahuan Prasyarat

Sebelum mempelajari materi Hukum Newton pada Bidang Datar dan Bidang Miring, sebaiknya pelajari terlebih dahulu hukum I, hukum II dan hukum III warisan eyang newton. Pelajari juga pokok bahasan gaya gesekan… biar dirimu lebih nyambung dengan penjelasan gurumuda dalam pokok bahasan ini. Download saja di halaman ebook gratis, gurumuda.com

Hukum Newton pada Bidang Datar dan Bidang Miring

Dengan berpedoman pada koordinat x dan y, kita tetapkan arah ke kanan dan ke atas sebagai arah positif sedangkan ke bawah dan ke kiri sebagai arah negatif. Ok, tancap gas...

Permukaan bidang datar sangat licin (gesekan nol)

Pada gambar a, benda di tarik ke kanan dengan konstan F yang sejajar horisontal, sedangkan pada gambar b, benda ditarik ke kanan dengan gaya konstan F yang membentuk sudut terhadap horisontal. Apakah pada benda hanya bekerja gaya tarik F ? mari kita tinjau gaya‐gaya yang bekerja pada benda di atas....

SERI EBOOK GURUMUDA


5

Karena permukaan bidang datar sangat licin, maka kita mengandaikan gaya gesekan nol. Dalam kenyataannya gaya gesek tidak pernah bernilai nol. Ini hanya model ideal. Selain gaya tarik F yang arahnya ke kanan, pada benda juga bekerja gaya berat (w) dan gaya normal (N). Pasangan gaya berat w dan gaya normal N bukan pasangan gaya aksi‐reaksi. Ingat bahwa gaya aksi‐reaksi bekerja pada benda yang berbeda, sedangkan kedua gaya di atas (Gaya berat dan Gaya Normal) bekerja pada benda yang sama. Disebut gaya normal karena arah gaya tersebut tegak lurus bidang di mana benda berada... besar gaya normal sama dengan gaya berat (N = w). Karena gaya normal (N) dan gaya berat (w) memiliki besar yang sama dan arahnya berlawanan maka kedua gaya tersebut saling menghilangkan.... Pada gambar a, benda bergerak karena adanya gaya tarik (F), sedangkan pada gambar b, benda bergerak karena komponen gaya tarik pada arah horisontal (Fx).

Berdasarkan hukum II Newton, percepatan gerak benda adalah :

Gambar a

maFx =Σ

maF =

mFa =

maFy =Σ →a = 0

Benda bergerak pada arah horisontal, sehingga tidak ada percepatan pada arah vertikal (a = 0)

0=Σ yF

0=− wN

wN =

mgN =

Gambar b

maFx =Σ

maFx =

SERI EBOOK GURUMUDA


6

maF =θcos

mFa θcos

=

maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0=−+ wNFy

0sin =−+ mgNF θ

θsinFmgN −=

Permukaan bidang datar kasar (ada gaya gesekan)

Sekarang mari kita tinjau benda yang diletakan pada bidang datar yang kasar... Selain ketiga gaya seperti yang telah diuraikan di atas, pada benda juga bekerja gaya gesekan (Fg).


Gambar a

maFx =Σ

mafF g =−

SERI EBOOK GURUMUDA


7

mfF

a g−=

Komponen gaya yang bekerja pada sumbu y (vertikal) adalah :

maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0=− wN

wN =

mgN =

Gambar b


maFx =Σ

mafF gx =−

mafF g =−θcos

mfF

a g−=

θcos


maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0=−+ wNFy

0sin =−+ mgNF θ

θsinFmgN −=

SERI EBOOK GURUMUDA


8

Gaya gesekan yang bekerja pada dua permukaan benda yang bersentuhan, ketika benda tersebut belum bergerak disebut gaya gesek statik (lambangnya fs). Gaya gesek statis yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Ketika benda telah bergerak, gaya gesekan antara dua permukaan biasanya berkurang sehingga diperlukan gaya yang lebih kecil agar benda bergerak dengan laju tetap. Ketika benda telah bergerak, gaya gesekan masih bekerja pada permukaan benda yang bersentuhan tersebut. Gaya gesekan yang bekerja ketika benda bergerak disebut gaya gesekan kinetik (lambangnya fk) (kinetik berasal dari bahasa yunani yang berarti “bergerak”). Ketika sebuah benda bergerak pada permukaan benda lain, gaya gesekan bekerja berlawanan arah terhadap kecepatan benda.

Besar gaya gesekan statis dinyatakan dengan persamaan :

Nf ss μ=

Besar gaya gesekan kinetis dinyatakan dengan persamaan :

Nf kk μ=

Di mana sμ adalah koofisien gesekan statis, kμ adalah koofisien gesekan kinetis dan N adalah gaya

normal.

Permukaan bidang miring sangat licin (gesekan nol)

Terdapat tiga kondisi yang berbeda, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah. Pada gambar a, benda meluncur pada bidang miring yang licin (gaya gesekan = 0) tanpa ada gaya tarik. Jadi benda bergerak akibat adanya komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin teta). Pada gambar b, benda meluncur pada bidang miring yang licin (gaya gesekan = 0) akibat adanya gaya tarik (F) dan komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin teta). Pada gambar c, benda bergerak akibat adanya komponen gaya tarik yang sejajar permukaan bidang miring (F cos teta) dan komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin teta). Sekarang mari kita tinjau satu persatu.....

SERI EBOOK GURUMUDA


9

Benda bergerak akibat adanya komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring....


maFx =Σ

maw =θsin

mwa θsin

=

mmga θsin

=


maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0cos =− θwN

θcoswN =

θcosmgN =

Pada gambar ini (gambar b), benda bergerak akibat adanya gaya tarik F dan komponen gaya berat (w sin teta) yang sejajar permukaan bidang miring.

SERI EBOOK GURUMUDA


10


maFx =Σ

mawF =+ θsin

mwFa θsin+

=

mmgFa θsin+

=

Komponen gaya yang bekerja pada sumbu y adalah :

maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0cos =− θwN

θcoswN =

θcosmgN =

Pada gambar ini (gambar c), benda bergerak akibat adanya komponen gaya tarik F yang sejajar permukaan bidang miring (F cos teta) dan komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring ((w sin teta).


maFx =Σ

SERI EBOOK GURUMUDA


11

mawF =+ θθ sincos

mwFa θθ sincos +

=

mmgFa θθ sincos +

=


maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0cossin =−+ θθ wNF

θθ sincos FwN −=

θθ sincos FmgN −=

Permukaan bidang miring kasar (ada gaya gesekan)

Pertama, benda bergerak pada bidang miring akibat adanya komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring, sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Karena permukaan bidang miring kasar, maka terdapat gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan benda....

SERI EBOOK GURUMUDA


12


maFx =Σ

mafw g =−θsin

mfw

a g−=

θsin

mfmg

a g−=

θsin


maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0cos =− θwN

θcoswN =

θcosmgN =

Kedua, benda bergerak pada bidang miring akibat adanya gaya tarik (F) dan komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring (w sin teta), sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Karena permukaan bidang miring kasar, maka terdapat gaya gesekan (fg) yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan benda....

SERI EBOOK GURUMUDA


13


maFx =Σ

mafwF g =−+ θsin

mfwF

a g−+=

θsin

mfmgF

a g−+=

θsin


maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0cos =− θwN

θcoswN =

θcosmgN =

Ketiga, benda bergerak akibat adanya komponen gaya tarik yang sejajar permukaan bidang miring (F cos teta) dan komponen gaya berat yang sejajar bidang miring (w sin teta). Karena permukaan bidang miring kasar, maka terdapat gaya gesekan (fg) yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan benda....

SERI EBOOK GURUMUDA


14


maFx =Σ

mafwF g =−+ θθ sincos

mfwF

a g−+=

θθ sincos

mfmgF

a g−+=

θθ sincos


maFy =Σ →a = 0

0=Σ yF

0cossin =−+ θθ wNF

θθ sincos FwN −=

θθ sincos FmgN −=

Jangan pake hafal... dipahami saja, khususnya mengenai komponen gaya yang bekerja pada benda... Kalo dirimu hafal, ntar cepat bingung kalo gambarnya gurumuda balik... sekian dan sampai jumpa lagi di episode berikutnya. Mohon maaf lahir batin kalau dirimu pusink seribu keliling...

SERI EBOOK GURUMUDA


15

Referensi :

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

9-hukum newton pada bidang miring

Documents