fisika kelas xi

5/28/2018 Fisika kelas XI

1/74

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd. 186

FI SIKA KELAS X

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.BAB V

PENERAPAN HUKUM HUKUM NEWTON

Banyak orang yang pernah duduk di b awah pohon yang sedang berbuah dan

melihat sebutir buah jatuh d ari tangkai pohon k e tanah. Tentunya kamu juga

banyak yang p ernah mengalaminya. Bagi kebanyakan o rang kejadian itu adalah

hal biasa. Namun bagi Isaac Newton du duk-dudu k di bawah po hon apel dan

melihat sebutir apel jatuh dari pohonnya menginspirasikan untuk melakukan

pemikiran-pemikiran lebih jauh tentang fenomena-fenomena alam. Sehingga

menob atkan dir inya menjadi i lmuw an terbesar di abad XVII.

Newton yang lahir prematur d an masa keci lnya biasa-biasa saja namun suka

sekal i membaca mampu menghasi lkan karya-karya pemikiran revolusion er dalam

dinamika, gravitasi, optik, kalkulus, maupu n kim ia. Dia seorang yang s angat mahir

di bidang m atematika, f is ika maupun kim ia. Kamu pun b isa mahir dalam bidang

akademik bi la keranj ingan membaca sepert i Newton .

Dalam bab ini kamu dapat memperdalam sebagian pemikiran-pemikiran Newton

yaitu tentang dinamik a gerak.


2/74



Peta Konsep Bab 5

HUKUM I

NEWTON

GAYA NORMAL

HUKUM III

NEWTON

PERCEPATAN

HUKUMHUKUMNEWTON

GAYA GESEK

GAYA

HUKUM II

NEWTON

GAYA SENTRIPETAL

GAYA BERAT GAYA SENTRIPETAL


3/74



BAB V

PENERAPAN HUKUM HUKUM NEWTON

Mainan yang terbuat dari gabus, batang korek api, mur dan astronot d iangkasa

bertahan dalam po sisi diam karena tidak ada resultan gaya yang bekerja padanya.

Benda cenderung memp ertahankan keadaannya. Bila ada resultan gaya pada

benda maka benda itu akan cenderung b ergerak searah dengan arah resultan

gaya itu. Sepeda motor d an pengendaranya dalam kon disi bergerak di udara

karena sebelumn ya telah bergerak dido rong dengan gaya mesinn ya. Sir IsaacNewto n (1642 1727) telah mengemukakan hukum-huk um itu pada abad ke 17.

Tepatnya pada tahun 1686 Newto n m enerbitkan buku Philosophiae Naturalis

Principia Mathematicayang memuat hukum -hukum dasar tentang dinamika.

Standar Kompetensi

Menerapkan konsepdan prinsip dasar

kinematika dan

dinamika benda titik

Kompetensi Dasar

Menerapkan hukumNewton sebagai

prinsip dasar dinamika

untuk gerak lurus,

gerak vertikal, dan

gerak melingkar

beraturan


4/74



A.Hukum - Hukum Newton Tentang Gerak

Manusia dan hewan dapat menarik benda-benda karena adanya gaya otot,kendaraan dapat bergerak karena adanya gaya mesin, ketapel bisa melemparkanbatu karena adanya gaya pegas. Kita dapat berjalan di lantai karena adanya gayagesek antara kaki dengan lantai. Bumi tarik menarik dengan bulan karena adanyagaya gravitasi.Apakah gaya itu? Apa akibat gaya yang dikenakan pada padabenda yang diam?. Apakah benda yang diam tidak memiliki gaya? Pada bagian iniKamu akan mempelajari gaya dan hukum-hukum tentang gaya.

1. Gaya

Gaya merupakan salah satu konsep fisika yang sangat abstrak. Gaya dapat berupa

dorongan atau tarikan yang bekerja pada sebuah benda.

Sebagai contoh mobil dapat bergerak karena didorong oleh gaya mesin, namun

bila mobil mogok dan memerlukan orang yang mendorong mobil mogok itu,

dikatakan orang memberikan gaya dorong yang bersumber dari tenaga ototnya.

Tujuan Pembelajaran Menyebutkan hukum-hukum Newton Menerapkan hukum-hukum Newton dalam persoalan

Gambar 1. Mobil bisa bergerakkarena adanya gaya mesin

Isaac Newton menemukan hukum-hukum Newton tentanggerak yang mendasari mekanika dalam Fisika, khususnya

kinematika dan dinamika. Selanjutnya beliau juga

menemukan hukum gravitasi Newton yang menjelaskan

secara gamblang interaksi benda-benda di seluruh alamsemesta ini.


5/74



F

Gambar 2. Menggambarkan gayapada suatu benda dengan anak

panah

Gaya dapat diartikan juga sebagai interaksi antara sebuah benda dengan

lingkungannya. Sebagai contoh gaya gravitasi matahari, bulan dan bumi seperti

pada gambar. Gaya gravitasi adalah interaksi antara sebuah benda bermassa m

dengan benda lain di sekitarnya.

Secara umum gaya dapat ditimbulkan oleh listrik, magnet, elektromagnet, otot,

gravitasi, gesekan, fluida, pegas, partikel inti atom, dan sebagainya. Sehingga kita

mengenal gaya listrik, gaya magnet, gaya elektromagnet, gaya otot, gaya tegangan

tali, gaya gesekan, gaya pegas, gaya apung/Archimedes, gaya inti, dan

sebagainya.

Pada gaya pegas dapat membuat getaran beban yang dipasang di ujungnya apabila

beban tersebut di tarik atau diberi simpangan maksimum kemudian dilepas.

Gerakan beban yang demikian itu disebut gerak harmonik.

Jadi dapat disimpulkan bahwa gaya adalah 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.

Pengertian lain dari gaya adalah bahwa gaya merupakan penyebab timbulnya

percepatan atau perlambatan. Besarnya gaya atau beberapa gaya yang diberikanpada sebuah kilogram standard didefinisikan sebagai percepatan dengan ketentuan

bahwa bila gaya yang mempercepat 1 m/s2 sebuah massa kilogram standard

didefinisikan sebesar 1 newton (N).

Arah percepatan selalu

searah dengan arah gaya.

Arah tersebut ditunjukkan

dengan arah anak panah.

Sedangkan panjang garis

mewakili besar gaya.


6/74



Contoh

1. Gambarlah dua buah gaya yang setitik tangkap yang membuat sudutlancip.Jawab:

2. Gambarlah dua buah gaya 80 N dan 100 N yang setitik tangkap danmengapit sudut 50

Jawab:

Analisa

Gambarlah di buku tugasmu!

1. Sebuah balok berada di atas lantai yang licin. Pada benda tersebutmasing-masing bekerja gaya F1= 2 N dan F2= 3 N. Gambarkan gaya-

gaya yang bekerja pada benda jika

a. kedua gaya ke arah kanan.b. F1ke kanan dan F2ke kiri

2. Seorang penerjun payung dapat melayang di udara, karena adanyagaya tahan udara yang bekerja pada parasut penerjun. Gambarkan

gaya-gaya yang bekerja pada penerjun payung tersebut.


7/74



2. Resultan dari Beberapa Gaya

Gaya, demikian pula percepatan adalah besaran vektor, sehingga jika beberapa

buah gaya bekerja pada sebuah benda, maka gaya total yang bekerja pada benda

itu merupakan jumlah vektor dari gaya-gaya tersebut yang biasa disebut dengan

resultan gaya ( Ratau FR). Bila gaya- gaya bekerja pada benda mempunyai arah

yang sama (berarti masing-masing gaya saling membentuk sudut 0) maka

resultan gaya dapat ditentukan dengan menjumlahkan gaya-gaya tersebut secara

aljabar. Persamaan resultan yang dimaksud dapat dituliskan sebagai berikut.

R = F1+ F2

=

Dapat digambarkan dengan skema sebagai berikut.

Penjumlah gaya segaris :

Bila gaya- gaya bekerja pada benda berlawanan arah ( berarti masing-masing

gaya saling membentuk sudut 180) maka resultan gaya dapat ditentukan dengan

mengurangkan gaya-gaya tersebut secara aljabar. Persamaan resultan yang

dimaksud dapat dituliskan sebagai berikut.

R = F1 - F2

F2= 10 N

F1 =20 N

RR = 20 +10 = 30 N

Gambar 3.Dua buah gaya searah

F1F2

F2

F1

R= F1+ F2


8/74



Gambar 5. Dua buah gaya yang

tegak lurus beserta resultannya;

Dapat digambarkan dengan skema sebagai berikut.

Penjumlah gaya berlawanan arah:

Bila pada benda bekerja dua buah gaya yang saling tegak lurus atau salingmembentuk sudut 90, maka resultan gaya dapat ditentukan dengan teorema

pithagoras sebagai berikut.

2

2

2

1 FFR

Perhatikan gambar di samping, sebuah balok

dikenai dua gaya yang saling tegak lurus 30 N

dan 40 N. Resultan gedua gaya tersebut dapat

ditentukan dengan teorema pitagoras , yaitu

R = 302+ 402= 2500 = 50 N. Sedangkan

arah gaya resultan dapat ditentukan dengan

trigonometri tan = 30/40, sehingga =

37. Arah resultan gaya itulah yang akan diikuti benda sebagai arah geraknya.

Balok tersebut akan bergerak ke arah serong 37dari arah horisontal atau searah

dengan arah resultan gaya yang besarnya 50 N.

Terkadang dua buah gaya yang bekerja pada suatu benda tidak selalu membentuk

sudut 0, atau 180maupun 90, namun membentuk sudut sembarang. Untuk

Gambar 4. Dua gaya berlawan arah

R= F1- F2

F2F2

F1 F1


9/74



itu perhitungan resultan gaya harus menggunakan persamaan umum resultan

gaya.

Secara umum resultan dari dua buah gaya yang bekerja pada suatu benda dengan

merupakan sudut antara kedua gaya tersebut dapat ditentukan melaluipersamaan berikut ini. Persamaan ini sering disebut dengan resultan jajaran

genjang.

FR= .cos.F2.FFF 212

2

2

1

Sedangkan arah resultan dengan menggunakan persamaan sinus sebagai berikut.

sin

F

sin

R 2

Dimana adalah sudut antara F1 dan F2, sedangkan adalah sudut antara R

dengan F1.

Percobaan Mandiri

Tujuan :

Menentukan resultan gaya-gaya searahPetunjuk Teknis:

Lakukan percobaan ini menggunakan

dinamometer, dan beberapa buah beban logam.

1.Gantungkan sebuah bebah pada pengaitdinamometer pada arah vertikal. Gaya berat

beban ditunjukkan oleh skala F1.

2. Gabungkan kedua beban dan pasang padadinamometer kemudian catat gaya F2

3. Gambarlah skema gaya-gaya searah tersebut

dan hitunglah resultan gayanya.4. Ulangi untuk beban-beban yang berbeda

5. Buatlah laporan percobaanmu.


10/74



Contoh

Perhatikan gambar di bawah ini, di sana ada dua buah gaya 80 N dan 100 N yang

bekerja di benda P dan kedua gaya saling

membentuk sudut 50. Untuk menghitung

resultan gaya digunakan rumus resultan

jajaran genjang sebagai berikut.

Jawab:

FR= F12+ F2

2 + 2F1F2cos

FR= 802+ 100

2 + 2.80.100.cos 50

FR= 6400 + 10000 + 16000.0,58

FR= 16400 + 9280

FR= 25680

FR= 160 N

Latihan

Kerjakan di buku tugasmu!

1. Gambarkan serta tentukan besarnya penjumlahan dan pengurangan gaya-gayaberikut ini

a. F1+ F2 b. F2F3

c. F1+ F3F2 d. F1F3 F3 = 4 N

F1 = 3 N F2= 6 N

2 Bagaimanakah menggambarkan gaya 8 N ke arah barat diteruskan gaya 6 N

ke arah selatan secara vektor? Berapakah resultannya ?


11/74



3. Massa dan Berat

Massa (m) benda adalah jumlah partikel yang dikandung benda. Sedangkan berat

suatu benda (w) adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda tersebut dan

arahnya menuju pusat bumi. ( vertikal ke bawah ).

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 gravitasi pada tempat benda berada ).

Massa (m) sebuah benda adalah karakteristik benda itu yang mengkaitkan

percepatan benda dengan gaya (atau resultan gaya) yang menyebabkan percepatan

tersebut. Massa adalah besaran skalar. Massa di mana-mana selalu bernilai tetap,

kecuali benda tersebut mengalami pengurangan materi, misalnya mengalami pecah,

sobek atau aus, maupun mengalami penambahan materi sejenis misalnya dua

potong besi dilas dengan bahan yang sama.

Berat sebuah benda dalam bahasa Inggris weight (w) adalah sebuah gaya yangbekerja pada benda tersebut dari benda-benda lain (atau benda-benda astronomi).

Gaya berat sebenarnya adalah gaya gravitasi pengaruh benda astronomi terdekat

terhadap benda tersebut. Benda astronomi yang paling dekat dengan kehidupan kita

adalah bumi, sehingga gaya berat sering dinyatakan secara matematis sebagai

berikut :

w = m g


12/74



dimana m adalah massa benda, g menyatakan vektor percepatan gravitasi bumi

yang bernilai 9,8 m/s2atau biasanya dibulatkan menjadi 10 m/s

2, dan w adalah gaya

berat dalam satuan Newton (dalam SI) atau dyne (dalam CGS).

Gaya berat adalah besaran vektor, sehingga bila sebuah benda bermassa m

diletakkan di sekitar dua atau lebih benda astronomi, maka gaya berat benda

tersebut merupakan jumlah vektor dari setiap gaya berat yang ditimbulkan olah

masing-masing benda astronomi. Hal itu biasanya dijumpai pada sistem makro

misalnya pada sistem tatasurya. Bayangkanlah pada saat bumi, bulan dan matahari

terletak dalam satu garis lurus, maka pada tiap-tiap benda tersebut mengalami

vektor resultan gaya berat/gravitasi yang ditimbulkan oleh masing-masing benda

astronomi disekitarnya.

Berat benda-benda di permukaan bumi tidak sama di setiap bagian bumi, berat

benda di kutub lebih besar daripada berat benda yang sama di khatulistiwa. Berat

benda yang berada di ketinggian tertentu dari permukaan bumi lebih kecil daripada

berat benda yang sama di permukaan bumi. Hal itu disebabkan oleh jarak benda

kepusat bumi berpengaruh terhadap nilai gaya berat. Gaya berat berbanding terbalik

dengan kuadrat jarak antara benda dengan pusat bumi. Lebih mendalam hal itu akan

dikaji dalam pembahasan tentang bab gravitasi.

B.Hukum-hukum Newton

Isaac Newton (1642 - 1727)dilahirkan di sebuah perkampungan Inggris

di tahun Galileo meninggal. Pada mulanya dia seorang yang sederhana dan kemudian diabersinar menjadi seorang ilmuwan terbesar yang pernah dikenal. Di masa kecilnya dia sakit-

sakitan, suka bertengkar, dan seorang yang jarang bergaul. Itulah yang menyebabkan dia tidak

pernah menikah sampai akhir hayatnya. Ketika dia berusia 20 tahun, dia membeli sebuah buku

astrologi di pekan raya, Dengan membaca buku tersebut dia tidak bisa memahami tentang

trigonometri. Kemudian dia membeli lagi buku trigonometri. Dia tidak mengikuti pendapat

geometri Euclid dalam buku Elements of Geometry itu. Dua tahun kemudian dia menemukan

kalkulus diferensial. Pada tahun 1666, sebagai mahasiswa di Cambridge University dia

berlibur di desa terpencil di Woolsthrope, tempat kelahirannya. Pada tahun itu dia menemukan

diferensial dan kalkulus integral, membuat penemuan fundamental tentang cahaya, dan mulai

memikirkan hukum gravitasi umum. Newton termasuk salah seorang yang kerap menyimpan

karya-karyanya dan tidak segera menerbitkannya.


13/74


Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd. 198Gambar 6. Arah gaya dorong,

gaya gesekan dan gaya Normalyang seimbang menyebabkan

Gaya

gesekan

Gaya Normal

Gaya

dorong

1. Hukum I Newton

Sebuah batu besar di lereng gunung akan tetap diam di tempatnya sampai ada

gaya luar lain yang memindahkannya, misalnya gaya tektonisme/gempa, gaya

mesin dari buldoser. Demikian pula bongkahan batu meteor di ruang angkasa

hampa udara sana akan terus bergerak selamanya dengan kecepatan tetap sampai

ada gaya yang mengubah kecepatannya misalnya gaya gravitasi suatu planet atau

gaya lain yang menghentikannya misalnya tubrukan dengan meteor lain.

Memang benar bahwa sebuah benda akan tetap diam jika tidak ada gaya yang

bekerja padanya. Demikian pula sebuah benda akan tetap bergerak lurus beraturan

(kecepatan benda tetap) jika gaya atau resultan gaya pada benda nol. Pernyataan

ini merupakan pernyataan alami, dan apabila digabung akan merupakan rumusan

hukum I Newton yang menyatakan bahwa :

Sebuah benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan jika tidak ada

resultan gaya yang bekerja pada benda itu. Jadi, jika jumlah gaya-gaya yang

bekerja pada benda adalah nol, maka ada dua kemungkinan keadaan benda yaitu

benda dalam keadaan diam ataubenda sedang bergerak dengan kecepatan benda

konstan.

Bagian pertama dari pernyataan hukum I Newton itu mudah dipahami, yaitu

memang sebuah benda akan tetap diam bila benda itu tidak dikenai gaya lain.

Tentunya gaya-gaya konservatif seperti gaya berat dan gaya

normal selalu ada dan sama besar serta berlawanan sehingga saling

meniadakan. Keadaan benda diam demikian itu disebut

keseimbangan. Perhatikan gambar mainan sederhana dari gabus,

korek api, mur dan kawat yang tetap dalam kesetimbangan karena

resultan gaya nol.

Jadi jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan


14/74



nol (F = 0), maka percepatan benda juga sama dengan nol (a = 0) dan benda

tersebut :

- Jika dalam keadaan diam akan tetap diam, atau

- Jika dalam keadaan bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.

Bagian kedua dari pernyataan itu dapat dipahami sebagai berikut. Jika lintasan

awal gerak benda itu perlu suatu dorongan (yang dalam hal ini disebut gaya atau

resultan gaya). Begitu pula bila diinginkan mengubah kecepatan benda baik

mempercepat atau memperlambat, maka juga diperlukan gaya. Jadi bila tidak ada

gaya atau resultan gayanya nol maka bentuk lintasan lurus dan kecepatan benda

akan selalu tetap.

Jadi benda akan selalu berusaha mempertahankan keadaan awal jika benda tidak

dikenai gaya atau resultan gaya. Hal ini yang menyebabkan seringnya hukum I

Newton disebut sebagai hukum kelembaman/inertia (malas/inert untuk berubah

dari keadaan awal).

Dalam persamaan matematis hukum I Newton sering dituliskan sebagai berikut.

F = 0

dimana F adalah resultan gaya yang bekerja pada benda.

Kesimpulan : F = 0 dan a = 0 Karena benda bergerak translasi, maka pada sistem

koordinat Cartesius dapat dituliskan

Fx= 0 dan Fy= 0.

Gambar 7. Astronot di ruang tanpa bobot dapat diam melayang

bila tidak ada gaya

Resultan gaya sama dengan nol membuat benda sangat lembam,

contohnya seorang astronot tidak akan bergerak ke mana-mana

di ruang hampa bila Ia sendiri tidak mengubah resultan gaya

menjadi tidak sama dengan nol. Cara yang bisa dilakukan


15/74



misalnya menghidupkan roket kecil di punggungnya atau menarik tali yang

terikat di pesawat angkasa luar (space shuttle).

Percobaan Mandiri

1. Ambillah sebuah gelas berisi air hampir penuh dan letakkan di atassehelai kertas agak panjang (ukuran folio) pada sebuah meja.

Kemudian tariklah kertas tadi secara cepat dan mendatar. Anda akan

terkejut melihat bahwa gelas yang berisi air tadi tidak bergeser

sedikitpun dari kedudukan semula. Ulangi kegiatan dengan menarik kertas secara

pelan dan mendatar. Apa yang terjadi? Mengapa demikian ?

2. Ambillah dua buah balon dan tiuplah, kemudian ikatkan pada keduaujung bambu dimana letak resultangaya berat kedua balon ? Bagaimana

caramu menentukannya? (perhatikan

gambar di samping ini).

Analisa

Saat kita duduk di dalam mobil yang melaju dengan kencang, tiba-tiba direm

mendadak. Apa yang kita rasakan ? Mengapa demikian ? Pada saat kita duduk

didalam mobil yang berhenti tetapi masih hidup mesinnya, lalu dijalankan dengan

tiba-tiba. Apa yang kita rasakan ? Mengapa demikian ?

2. Hukum II Newton

Bila ada resultan gaya yang timbul pada sebuah benda, dapat dipastikan benda

tersebut akan bergerak dengan suatu percepatan tertentu. Bila benda semula
http://images.google.com/imgres?imgurl=www.angelfire.com/ab/robles/images/matterair.JPG&imgrefurl=http://www.angelfire.com/ab/robles/matter.html&h=480&w=640&sz=29&tbnid=WXwOXkEdnA0J:&tbnh=101&tbnw=134&prev=/images%3Fq%3Dmatter%2Bproperties%26st


16/74



dalam keadaan diam akan bergerak dipercepat dengan percepatan tertentu,

sedangkan bila benda semula bergerak dengan kecepatan tetap akan berubah

menjadi gerak dipercepat atau diperlambat. Resultan gaya yang bekerja pada

benda yang bermassa konstan adalah setara dengan hasil kali massa benda

dengan percepatannya.Pernyataan inilah yang dikenal sebagai hukum II Newton.

Secara matematis hukumtersebut dapatdirumuskan sebagai berikut.

F = m . a

dimana madalah massa benda dalam satuan kg, aadalah percepatan benda dalam

satuan m/s2, dan F adalah resultan gaya yang bekerja pada benda.

F adalah resultan gaya yang menjumlahkan beberapa gaya pada benda.

Contoh

1. Jika pada benda bekerja banyak gaya yang horisontal maka berlaku : F = m . a

F1 + F2- F3 = m . a

Arah gerak benda sama dengan F1dan F2jika F1+ F2> F3

Arah gerak benda sama dengan F3jika F1+ F2< F3

2. Jika pada beberapa benda bekerja banyak gaya yang horisontal maka berlaku : F = m . a


17/74



F1+ F2- F3= ( m1+ m2) . a

3. Jika pada benda bekerja gaya yang membentuk sudut dengan arah mendatar

maka berlaku :

F cos = m . a

Hukum II Newton inilah yang boleh kita sebut sebagai hukum Newton tentang

gerak.

Latihan

Kerjakan di buku latihanmu!

Sepeda dikayuh dengan kecepatan 36 km/jam, dalam waktu 10 detik mendapat

tambahan dari gaya otot sehingga kecepatannya berubah menjadi 72 km/jam. Bila

percepatan gaya yang bekerja pada benda adalah 60 N, berapakah massa sepeda

tersebut ?

3. Hukum III Newton

Hukum III Newton mengungkapkan bahwa, gaya-gaya aksi dan reaksi oleh dua

buah benda pada masing-masing benda adalah sama besar dan berlawanan

arah.Penekanan pada hukum ini adalah adanya dua benda, dalam arti gaya aksi

diberikan oleh benda pertama, sedangkan gaya reaksi diberikan oleh benda kedua.


18/74



w

Hukum ini dikenal sebagai hukum aksi-reaksi, dan secara matematis dapat di

tuliskan sebagai berikut.

Faksi = - Freaksi

Yang menjadi penekanan dalam hukum ini adalah bahwa gaya aksi dan gaya

reaksi yang terjadi adalah dari dua benda yang berbeda, bukan bekerja pada satu

benda yang sama. Gaya berat dan gaya normal pada sebuah buku yang tergeletak

di meja bukan merupakan pasangan gaya aksi-reaksi. Pasangan gaya aksi-reaksi

adalah gaya berat buku terhadap bumi w dengan gaya tairk bumi terhadap buku

w. Pasangan gaya aksi-reaksi lainnya adalah gaya berat buku terhadap meja F

dan gaya tekan meja terhadap buku (gaya normal) N. Bukan berarti di sini buku

memiliki dua gaya berat, melainkan gaya berat itu tetap satu yang ada sebagai

gaya gravitasi (gaya medan) dan berfungsi sebagai gaya sentuh terhadap meja.

N

w F

Gambar 7. Gaya-gaya pada sebuah buku yang terletak di atas meja

Pasangan gaya aksi-reaksi misalnya pada seorang siswa yang menarik tali yang

terikat pada paku di dinding. Gaya aksi adalah gaya tarik anak pada tali. Gaya

gesek pada tangan siswa yang timbul bukan gaya reaksi, melainkan gaya

tegangan tali itulah gaya reaksi

Perhatikan pula gambar orang yang mendorong kulkas berikut ini. Gaya dorong

tangan orang terhadap dinding kulkas F sebagai gaya aksi, dan karena sifat


19/74



inersianya kulkas terasa menekan tangan orang dengan gaya F sebagai gaya

reaksi. Pasangan gaya aksi-reaksi dalam kejadian tersebut F dan F. Tanda

negatif hanya menunjukkan arah berlawanan.

Pernahkah kamu mengamati roda mobil yang berputar di jalan beraspal?

Pasangan gaya aksi-reaksi menurut hukum III Newton ditunjukkan seperti pada

gambar 9 berikut ini. Putaran roda disebabkan karena adanya gaya F yaitu gaya

gesekan roda dengan jalan. Gaya inilah sebagai gaya aksi yang mana jalan aspal

akan memberikan gaya reaksi F dengan arah berlawanan seakan gaya inimendorong mobil maju ke depan.

Gambar 8. Pasangan gaya aksi-

reaksi pada orang yang

mendorong kulkas

Gambar 9. Pasangan gaya aksi-reaksi pada roda mobil yang

berjalan.


20/74



Pada sistem gravitasi benda astronomi misalnya bumi terhadap benda lain yang

terpisahsejauh r dari pusat bumi misalnya pesawat ulang-alik yang mengangkasa

tentunya ada gaya tarik bumi F terhadap pesawat. Gaya gravitasi F inilah sebagai

gaya aksi, yang mana menimbulkan gaya reaksi F berupa gaya tarik pesawat

terhadap bumi.

C.Penerapan Hukum-hukum Newton

1. Aplikasi gaya-gaya pada sistem benda

a. Pada sebuah benda yang diam di atas lantai

N = w

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.

Perhatikan beberapa keadaan dan besar gaya normal pada beberapa kasus lain.

Gambar 10. Pesawat ulang-alik yang mengangkasa

meninggalkan bumi saling berinteraksi dengan bumi

dengan gaya tarik F dan F. Gaya-gaya gravitasi inilahyang dinamakan dengan gaya aksi-reaksi. Gaya F

bekerja pada pesawat akibat pesawat ditarik oleh bumi.

Sedangkan gaya F bekerja pada bumi akibat bumiditarik oleh pesawat.

Ketentuan penamaan gaya aksi dan gaya reaksi

sebenarnya dapat dipertukarkan garena gaya-gaya itu

munculnya saling bersamaan satu sama lain.


21/74



N = w cos N = w - F sin N = w + F sin

b.Pasangan aksi - reaksi pada benda yang digantung

Balok digantung dalam keadaan diam pada tali vertikal. Gaya w1dan T1bukanlah

pasangan gaya aksi reaksi, meskipun besarnya sama, berlawanan arah dan

segaris kerja.

Sedangkan yang merupakan pasangan gaya aksi reaksi adalah gaya T1dan T1.Demikian juga gaya T2dan T2 merupakan pasangan gaya aksi - reaksi.

c. Hubungan gaya tegangan tali (T) dengan percepatan.

Bila benda dalam keadaan diam, atau dalam keadan bergerak lurusberaturan maka berlaku F = 0, sehingga diperoleh:

T = wT = m . g


22/74



Bila benda bergerak ke atas dengan percepatan a maka :T = m . g + m . a

Benda bergerak ke bawah dengan percepatan a maka :T = m . g - m . a

d. Benda bergerak pada bidang miring

Gaya - gaya yang bekerja pada benda tampak seperti pada gambar.

e. Benda pada sistem katrol tetap

Dua buah benda m1 dan m2 dihubungkan dengan karol tetap 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 sebagai berikut.

Bila m1m2 maka sistem akan bergerak ke arah m1dengan percepatan

sebesar a m/s2.

Tinjau benda m1 Tinjau benda m2

T = m1.g - m1.a T = m2.g + m2.a


23/74



Karena gaya tegangan tali di mana-mana sama, maka kedua persamaan dapat

digabungkan 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 = g)m(m

)m(m

21

21

Persamaan ini digunakan untuk mencari percepatan benda yang dihubungkan dengan

katrol.

Cara lain untuk mendapatkan percepatan benda pada sistem katrol dapat ditinjau

keseluruhan sistem :

Sistem akan bergerak ke arah m1dengan percepatan a.

Oleh karena itu semua gaya yang terjadi yang searah dengan arah gerak s

diberi tanda +, yang berlawanan diberi tanda .

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 = g)m(m

)m(m

21

21

Analisa

1. Bagaimanakah menggambarkan gaya aksi dan reaksi pada seorang anak yangsedang mendorong tembok ?

2. Gambarkan gaya aksi dan gaya reaksi pada seorang siswa yang sedang menarikgerobak


24/74



3. Ketika seorang anak menarik karet ketapel, gambarkanlah pasangan gaya aksi-reaksinya !

Latihan

Kerjakan di buku tugas!

Dua buah gaya berlawanan arah masing-masing 80 N dan 60 N bekerja pada

benda bermassa 5 kg. Bila kecepatan awal benda 100 m/s dan berubah menjadi

150 m/s berapakah waktu yang diperlukan ? Berapakah jarak yang ditempuh ?

Percobaan Mandiri

1. Lakukan kegiatan tarik tambang dengan temanmu, kemudian buatlahdiagram gaya yang menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada tali

selama kejadian tarik tambang itu !

2. Tumpuklah dua buah buku berukuran besar di atas meja,kemudian geserlah dengan tanganmu. Ulangi kegiatan itu dengan

meletakkan buku-buku tadi di atas roda (bisa diperoleh di toko).

Apakah perbedaan yang Anda rasakan sebelum dan sesudah

menggunakan roda ? Mengapa demikian ?

2. Gaya gesek


25/74



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= sN

gaya gesek kinetis (fk) : bekerja pada saat benda bergerak dengan persamaan :

fk= k. N

Dimana nilai fk< fs.

Gaya gesek merupakan gaya sentuh, artinya gaya ini muncul jika permukaan dua zat

bersentuhan secara fisik, dimana gaya gesek tersebut sejajar dengan arah gerak benda dan

berlawanan dengan arah gerak benda. Untuk menentukan gaya gesek suatu benda

perhatikan beberapa langkah sebagai berikut :

1. Upayakan kita menganalisis komponen-komponen gaya yang bekerja pada benda dengan

menggambarkan uraian gaya pada benda tersebut. Peruraian gaya-gaya ini akan membuat

kita lebih memahami permasalahan lebih mudah.

2. Tentukan besar gaya gesek statis maksimun dengan persamaan :

fsmak= s. N

dimana :

fsmak = gaya gesek statis maksimum (N)

s = koefisien gesek statis. Nilai koefisien ini selalu lebih besar dibanding

nilai koefisien gesek kinetis (tanpa satuan)

N = gaya normal yang bekerja pada benda (N)

3. Tentukan besar gaya yang bekerja pada benda yang memungkinkan menyebabkan benda

bergerak. Kemudian bandingkan dengan gesar gaya gesek statis maksimum.

a. Jika gaya penggerak lebih besar dari gaya gesek statis maksimum, maka benda

bergerak, sehingga gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek kinetis, dengan demikian

:

fk= k. N


26/74



dimana :

fk = gaya gesek kinetis (N)

k = koefisien gesek kinetis (tanpa satuan)

N = gaya normal yang bekerja pada benda (N)

b. Jika gaya penggerak sama dengan gaya gesek statis maksimum, maka benda

dikatakan tepat akan bergerak, artinya masih tetap belum bergerak, sehingga gaya gesek

yang bekerja pada benda sama dengan gaya gesek statis maksimumnya.

c. Jika gaya penggeraknya lebih kecil dari gaya gesek statis maksimumnya, maka

benda dikatakan belum bergerak, dan gaya gesek yang bekerja pada benda sebesar gaya

penggerak yang bekerja pada benda.

3. Penerapan Hukum Newton Pada Bidang Datar

Untuk memahami bekerjanya sebuah gaya - gaya pada bidang datar perhatikan analisis

beberapa contoh soal berikut ini :

Contoh :

1. Sebuah buku bermassa 200 gram berada di atas meja yang memiliki koefisien

gesek statik dan kinetik dengan buku sebesar 0,2 dan 0,1. Jika buku di dorong

dengan gaya 4 N sejajar meja, maka tentukan besar gaya gesek buku pada meja ?

(g = 10 m/s2)

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan atau gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada buku di atas meja.


27/74



Langkah 2 :

Tentukan gaya gesek statis maksimumnya :

fsmak= s. N

fsmak= s. w

fsmak= s. m.g

fsmak= 0,2 . 0,2.10

fsmak= 0,4 N

Langkah 3 :

Bandingkan gaya penggeraknya (F = 4 N) dengan gaya gesek statis

maksimumnya. Ternyata gaya penggeraknya lebih besar dibanding dengan gaya

gesek statis maksimumnya, maka gaya gesek yang bekerja pada benda adalah

gaya gesek kinetis.

fk= k. N

fk= k. w

fk= k. m.g

fk= 0,1 . 0,2.10

fk= 0,2 N

Jadi gaya geseknya f = 0,2 N

2. Suatu hari Watik memindahkan sebuah balok bermassa 10 kg dan berada di

atas lantai dengan koefisien gesek statis 0,3 dan koefisien gesek kinetik 0,2

terhadap balok. Jika balok ditarik dengan gaya 5 N sejajar lantai, tentukan besar

gaya gesek yang bekerja pada balok !

Penyelesaian :

Langkah 1 :Uraikan atau gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada balok.


28/74



Langkah 2 :


fsmak= s. N

fsmak= s. w

fsmak= s. m.g

fsmak= 0,3 . 10.10

fsmak= 30 N

Langkah 3 :

Bandingkan gaya penggeraknya (F = 5 N) dengan gaya gesek statis

maksimumnya. Ternyata gaya penggeraknya lebih kecil dibanding dengan gaya

gesek statis maksimumnya, maka gaya gesek yang bekerja pada benda adalah

gaya yang diberikan pada balok. Jadi gaya geseknya f = F = 5 N

3. Akmal menarik balok di atas lantai kasar dengan gaya 10 N. Jika gaya tarik

yang dilakukan Akmal membentuk sudut 60 terhadap lantai, dan massa balok 8

kg, maka tentukan besar koefisien gesek statisnya, saat balok dalam kondisi

dalam keadaan tepat akan bergerak !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan atau gambarkan gaya-gaya yang

bekerja pada balok yang ditarik Didi.


29/74



Langkah 2 :

Saat tepat akan bergerak, maka gaya penggeraknya (F cos ) sama dengan gaya

gesek statis maksimumnya.

F cos = f smak

F cos = sN dimana N + F sin 60 = w karena Fy= 0

F cos = s(wF sin 60)

10 cos 60 = s(8 . 1010 (0,866))

5 = s71,33

s= 0,07

4. Saat Hafidz menghapus papan tulis, ia menekan penghapus ke papan tulis

dengan gaya 8 N. Jika berat penghapus 0,8 N dan koefisien gesek kinetis

penghapus dan papan tulis 0,4, maka tentukan gaya yang harus diberikan lagi oleh

Hafidz kepada penghapus agar saat menghapus ke arah bawah kecepatan

penghapus adalah tetap !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan gaya-gaya yang bekerja pada

penghapus di papan tulis.

Keterangan :

A = gaya tekan pada penghapus ke

papan tulis (N)

N = gaya normal (N)

w = gaya berat penghapus (N)

B = gaya dorong ke penghapuske arah bawah (N)

f = gaya gesek dalam soal ini adalah gaya gesek kinetis (N)

Langkah 2 :


30/74



Pada sumbu x, penghapus tidak mengalami pergerakan, artinya kedudukannya

tetap. Penghapus tidak masuk pada papan tulis, juga tidak meninggalkan papan

tulis, sehingga resultan pada sumbu x atau sumbu mendatar adalah nol

Fx= 0

AN = 0

A = N

8 newton = N

N = 8 newton

Langkah 3 :

Panda sumbu y, penghapus bergerak ke bawah dengan kecepatan tetap. Suatu

benda yang memiliki kecepatan tetap berarti tidak meliliki perubahan kecepatan,

sehingga nilai percepatannya adalah nol, sehingga pada sumbu y berlaku

persamaan :

Fy= 0

fkwB = 0

k. NwB = 0

0,4 . 80,8B = 0

B = 2,4 N

5. Sebuah balok bermassa 400 gram berada di atas lantai datar dengan koefisien

gesek statis dan kinetis 0,2 dan 0,1. Jika balok yang mula-mula diam diberi gaya

mendatar sebesar 4 N selama 5 sekon, tentukan percepatan yang dialami balok !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan komponen gaya yang bekerja :

Langkah 2 :

Tentukan besar gaya gesek statis

maksimumnya :


31/74



fsmak= s. N

fsmak= s. m . g

fsmak= 0,2 . 0,4 . 10

fsmak= 0,8 N

Langkah 3 :

Bandingkan gaya penggerak F = 4 N dengan fsmak. Ternyata F lebih besar

dibandingkan dengan fsmak, sehingga benda bergerak, dan besar gaya geseknya

adalah gaya gesek kinetis.

f = k. N

f = k. m . g

f = 0,1 . 0,4 . 10

f = 0,4 N

Langkah 4 :

Masukkan dalam persamaan hukum Newton yang ke II

F = m . a

Ff = m . a

40,4 = 0,4 . a

3,6 = 0,4 . a

a = 9 m/s2

Jadi percepatannya sebesar 9 m/s2.

6. Sebuah mobil mainan yang mula-mula diam memiliki massa 500 gram, berjalan di atas

lantai yang mempunyai koefisien gesek kinetis 0,2 dan koefisien gesek statis 0,4. Jika

mesin mobil menghasilkan gaya dorong sebesar 10 N dalam 2 sekon, maka tentukan

jarak yang ditempuh mobil mainan itu selama gayanya bekerja !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan komponen gayanya :

Gaya normal merupakan resultan dari


32/74



gaya normal yang bekerja pada

masing-masing roda.

Begitu juga gaya gesek merupakan resultan dari gaya gesek yang bekerja pada roda.

Langkah 2 :


fsmak= s. N

fsmak= s. m . g

fsmak= 0,4 . 0,5 . 10

fsmak= 2 N

Langkah 3 :

Bandingkan gaya penggerak F = 10 N dengan fsmak. Ternyata F lebih besar dibandingkan

dengan fsmak, sehingga benda bergerak, dan besar gaya geseknya adalah gaya gesek

kinetis.

f = k. N

f = k. m . g

f = 0,2 . 0,5 . 10

f = 1 N

Langkah 4 :


F = m . a

Ff = m . a

101 = 0,5 . a

9 = 0,5 . a

a = 18 m/s2

Langkah 5 :

Masukkan dalam persamaan :St= vo. t + . a. t

2

St= 0 . 2 + . 18. 22(mula-mula diam berarti vo= 0)

St= 36 m.


33/74



7. Fitri mendorong balok yang mula-mula diam di atas lantai dengan koefisien gesek

statis dan kinetis 0,3 dan 0,1. Jika massa balok 4 kg dan gaya mendatar yang diberikan 20

N selama 5 s, maka tentukan kecepatan akhir dari balok !

Penyelesaian:

Langkah 1 :

Uraikan gaya-gaya yang bekerja pada balok.

Langkah 2 :

Bandingkan gaya penggerak dengan gaya gesek statis maksimumnya.

fsmak= s. N

fsmak= s. m . g

fsmak= 0,3 . 4 . 10

fsmak= 12 N

Langkah 3 :

Bandingkan gaya penggerak F = 20 N dengan fsmak. Ternyata F lebih besar dibandingkan

dengan fsmak, sehingga benda bergerak, dan besar gaya geseknya adalah gaya gesekkinetis.

f = k. N

f = k. m . g

f = 0,1 . 4 . 10

f = 4 N

Langkah 4 :


F = m . a

Ff = m . a

204 = 4 . a


34/74



16 = 4 . a

a = 4 m/s2

Langkah 5 :

Masukkan dalam persamaan :

vt= vo+ a . t

vt= 0 + 4 . 5

vt= 20 m/s

8. Dua balok A dan B bertumpukan di atas lantai seperti gambar. Massa balok A yang

berada di bawah adalah 3 kg dan massa balok B yang di atas adalah 2 kg. Jika koefisien

gesek statis dan kinetis antara balok A dan B adalah 0,3 dan 0,2, sedang koefisien gesek

statis dan kinetis antara balok A dan lantai adalah 0,2 dan 0,1, maka tentukan percepatan

maksimum sistem agar balok B tidak tergelincir dari balok A yang ditarik gaya F !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan komponen-komponen gaya yang bekerja pada sistem.

Ket :

Nba = gaya normal pada balok b terhadap

balok a

Nab = gaya normal pada balok a terhadap b

Na lantai= gaya normal pada balok a

terhadap lantai

wb = berat benda b

wa = berat benda a

fba = gaya gesek benda b terhadap a

fab = gaya gesek benda a terhadap b

fa = gaya gesek benda a terhadap lantai

F = gaya tarik pada sistem di benda A

Jika diuraikan pada masing-masing balok gaya gaya yang bekerja adalah :


35/74



Pada balok A Pada balok B

Langkah 2 :

Pada benda B (balok atas), benda tidak bergerak vertikal, sehingga resultan pada sumbu y

bernilai nol, maka akan diperoleh :

Fy= 0

Nbawb= 0

Nba= wb

Nba= mb. g

Nba= 2 . 10 = 20 N dimana besar nilai Nbasama denganNab, hanya arah berlawanan

Langkah 3 :

Pada benda A, benda juga tidak bergerak secara vertikal, sehingga resultan gaya vertikal

yang bekerja pada benda A bernilai nol, sehingga diperoleh :Fy= 0

N a lantaiNabwa= 0

N a lantaiNbama. g = 0

N a lantai20(3 . 10) = 0

N a lantai2030 = 0

N a lantai= 50 N

Langkah 4 :

Sebagai suatu sistem yang melibatkan benda A dan B dan memperhatikan arah gerak

benda yang ke kanan, sehingga gaya-gaya mendatar (sumbu x) yang diperhatikan adalah

gaya yang sejajar dengan gerakan benda, sehingga diperoleh :


36/74



Fx= m . a

F + fbafabf a lantai= (ma+ mb) . a

(fbadan fabmerupakan pasangan gaya aksi reaksi yang memiliki besar sama, namun arah

berlawanan dan bekerja pada dua benda, yaitu fbapada balok B, dan fab pada balok A,

sehingga keduanya dapat saling meniadakan)

Ff a lantai= (ma+ mb) . a

karena persoalan dalam soal ini adalah percepatan maksimum sistem, maka sistem

diasumsikan dalam keadaan bergerak, sehingga gaya gesek balok pada lantai adalah gaya

gesek kinetis.

F - k. N a lantai= (ma+ mb) . a (Nalantai diperoleh dari langkah 3)

F0,1 . 50 = (3 + 2) . a

F5 = 5 a

sehingga a =5

)5( F persamaan (1)

Langkah 5

Besar percepatan sistem ini berlaku untuk benda A dan benda B, sehingga jika persamaan

(1) diberlakukan pada balok B, maka besar resultan gaya di balok B pada arah mendatar

dapat dinyatakan :

Fx= m . afba= mb. a

nilai gaya gesek pada balok B (fba), merupakan nilai gaya gesek statis maksimum, agar

diperoleh percepatan maksimum dalam sistem, dan balok B tetap tidak bergerak terhadap

balok A :

fba= fsmak

fsmak= mb. a persamaan (1) kemudian di substitusikan dalam persamaan ini

s. Nba= mb.

5

)5(F

s. wb= mb.

5

)5(F


37/74



s. mb.g = mb.

5

)5(F

s. g =

5

)5(F

0,3 . 10 =

5

)5(F

15 = F5

F = 20 N

(gaya maksimum yang dapat diberikan pada sistem agar balok B tidak bergerak ke

belakang)

Sehingga besar percepatan sistem, yang nilainya sama untuk balok A dan B diperoleh

dengan memasukkan nilai F dalam persamaan (1), yaitu :

a =5

)5( F

a =5

)520(

a = 3 m/s2

Percepatan maksimum pada sistem adalah 3 m/s2

9. Balok A = 2 kg dihubungkan dengan tali ke balok B = 4 kg pada bidang datar,

kemudian balok B dihubungkan dengan katrol di tepi bidang datar, lalu dihubungkan

dengan balok C = 4 kg yang tergantung di samping bidang datar. Jika koefisien gesek

kinetik dan statis antara balok A dan B terhadap bidang datar adalah 0,3 dan 0,2, dan

massa katrol diabaikan, maka tentukan tegangan tali antara balok A dan B !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan gaya-gaya yang

bekerja pada sistem


38/74



Langkah 2 :

Tentukan gaya gesek statis maksimum dari benda A dan B :

f smak a= s. Na dimana Na= wa= ma. g sehingga :

f smak a= s. ma. g

f smak a= 0,3 . 2 . 10

f smak a= 6 N

f smak b= s. Nb dimana Nb= wb= mb. g sehingga :

f smak b= s. mb. g

f smak b= 0,3 . 4 . 10

f smak b= 12 N

Sedang gaya penggerak sistem adalah wc:

wc= mc. g

wc= 4 . 10

wc= 40 N

Ternyata gaya penggerak 40 N, dan gaya penghambat 6 + 12 = 18 N, sehingga masih

besar gaya penggerak, maka sistem dalam keadaan bergerak, dan gaya gesek yang

diperhitungkan adalah gaya gesek kinetis.

f k a= k. Na dimana Na= wa= ma. g sehingga :

f k a= k. ma. g

f k a= 0,2 . 2 . 10

f k a= 4 Nf k b= k. Nb dimana Nb= wb= mb. g sehingga :

f k b= k. mb. g


39/74



f k b= 0,2 . 4 . 10

f k b= 8 N

Langkah 3 :

Gunakan hukum Newton yang kedua :

F = m .a

(gaya yang searah gerakan benda bernilai positif, yang berlawanan bernilai negatif)

wcT2+ T2T2+ T2fkbT1+ T1fka= (ma+ mb+ mc) . a

4084 = (2 + 4 + 4) . a

28 = 10 . a

a = 2,8 m/s2

Tegangan tali antara A dan B adalah T1, yang dapat diperoleh dengan memperhatikan

balok A atau B.

Misalkan diperhatikan balok A, maka diperoleh :

Fa= ma. a

T14 = 2 . 2,8

T14 = 5,6

T1 = 9,6 N

Dengan memperhatikan beberapa contoh latihan untuk penerapan hukum Newtonpada bidang datar, maka diharapkan kamu mau mengulang-ulang contoh yang telah

diberikan dengan batas penggunaan waktu yang telah ditetapkan. Semakin paham

terhadap contoh permasalahan yang diberikan, maka semakin sedikit waktu yang

dibutuhkan untuk mengerjakan ulang contoh yang sudah diberikan tanpa melihat

penyelesaian yang diberikan. Sekali lagi, yang dapat mengukur kemampuanmu adalah

dirimu sendiri.

Fisika bukan hanya mengandung unsur hafalan, atau kemampuan mengerjakan soal saja,

namun menuntut terampil dalam menyelesaikan permasalahan dalam waktu yang

seefektif mungkin. Jadi bekerjalah dengan benar dan cepat, bukan hanya benar saja.


40/74



Tugas

Kerjakanlah di buku tugasmu !

1. Sebuah balok dengan massa 2 kg diletakkan di atas meja yang mempunyai

koefisien gesek statis dan kinetis 0,4 dan 0,2. Tentukan gaya gesek yang bekerja

pada balok, jika balok ditarik gaya mendatar sebesar 4 N !

2. Dua balok A = 3 kg dan B = 5 kg dihubungkan tali dan diletakkan di atas lantai

yang mempunyai koefisien gesek statis dan kinetis 0,2 dan 0,1. Jika balok B

ditarik gaya 40 N dengan arah 60 terhadap bidang datar, maka tentukan tegangan

tali antara balok A dan B.

3. Balok bermassa 200 gram yang mula-mula diam diberi gaya mendatar 1 N selama

10 sekon. Jika balok berada di atas lantai dengan koefisien gesek statis dan kinetis

0,2 dan 0,1, maka tentukan jarak yang ditempuh balok selama diberi gaya !

4. Dua balok A = 0,5 kg dan B = 2 kg ditumpuk, dengan balok A di atas dan balok B

di bawah. Jika koefisien gesek statis dan kinetis antara balok A dan B adalah 0,2

dan 0,1, serta koefisien gesek statis dan kinetis antara balok B dengan lantai

adalah 0,3 dan 0,1, maka tentukan gaya maksimum yang dapat digunakan untuk

menarik B agar balok A tidak bergerak terjatuh dari atas balok B !

Percobaan Mandiri

Tujuan :

Menentukan koefisien gesek statis suatu benda pada sebuah permukaan

Petunjuk teknis :


41/74



Gunakan satu jenis bahan dengan menvariasi massanya, kemudian tariklah bahan

tersebut pada sebuah permukaan dengan menggunakan dinamometer. Pada saat

tepat akan bergerak, akan menunjukkan nilai gaya gesek statis maksimumnya.

4. Penerapan Hukum Newton pada Bidang Miring

Cobalah kalian perhatikan, apa yang akan terjadi saat

seorang anak bermain pada sebuah bidang miring yang

mengkung-lengkung di suatu kolam renang, tiba-tiba air

yang mengalir pada bidang miring lengkung itu dimatikan ?

Perhatikan pula mengapa seorang yang mengangkat kotak

besar dan berat pada sebuah truk, cenderung menggunakan

bidang miring ? Bayangkan juga, apa yang akan terjadi, jika

kalian saat naik tangga, ternyata tangga tersebut penuh

berlumuran dengan oli, ?

Bidang miring dapat menyebabkan suatu benda bergerak atau diam. Prinsip untuk

memahami gaya yang mempengaruhi gerakan pada bidang miring sama dengan pada

bidang datar, hanya peruraian gaya pada bidang miring tidak sama dengan bidang datar.

Analisa

Bagaimana pengaruh adanya gesekan pada bidang miring? Jelaskan manfaat atau

kerugian dengan adanya gaya gesek pada bidang miring !

Contoh:

1. Suatu balok bermassa 200 gram berada di bidang miring dengan kemiringan 30

terhadap bidang datar. Jika koefisien gesek statis dan kinetis antara balok dan bidang

miring 0,25 dan 0,1, serta nilai percepatan gravitasi 10 m/s2, maka tentukan gaya gesek

yang bekerja pada balok !

Penyelesaian :

Gambar 8.Anak meluncur

pada lengkungan miring di

suatu kolam renang


42/74



Langkah 1 :

Gambarkan peruraian gayanya

Langkah 2 :


fsmak= s. N

fsmak= s. w cos 30

fsmak= s. m . g . cos 30

fsmak= 0,25 . 0,2 . 10 .3

2

1

fsmak= 0,25 . 3

fsmak= 0,433 N

Langkah 3 :

Tentukan gaya penggeraknya :

Fmiring= w sin 30

Fmiring= m . g. . sin 30

Fmiring= 0,2 . 10 . 0,5

Fmiring= 1 N

Langkah 4 :

Membandingkan gaya penggerak terhadap gaya gesek statis maksimumnya.

Ternyata gaya penggeraknya lebih besar dibanding gaya gesek statis maksimumnya,

sehingga benda bergerak, dan gaya gesek yang digunakan adalah gaya gesek kinetis.

fk= k. N

fk= k. w cos 30fk= k. m . g . cos 30

fk= 0,1 . 0,2 . 10 . 32

1


43/74



fk= 0,1 . 3

fk= 0,173 N

2. Suatu balok bermassa 2 kg berada pada bidang miring dengan kemiringan 30. Jika

koefisien gesek statis dan kinetis antara bidang miring dan balok 0,2 dan 0,1 maka

tentukan jarak yang ditempuh oleh balok yang mula-mula diam pada bidang miring

selama 2 sekon !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan komponen gaya yang bekerja

Langkah 2 :


fsmak= s. N

fsmak= s. w cos 30

fsmak= s. m . g . cos 30

fsmak= 0,2 . 2 . 10 . 32

1

fsmak= 2 . 3

fsmak= 3,46 N

Langkah 3 :

Tentukan gaya penggeraknya :

Fmiring= w sin 30


Fmiring= 2 . 10 . 0,5

Fmiring= 10 N


44/74



Langkah 4 :

Membandingkan gaya penggerak terhadap gaya gesek statis maksimumnya.

Ternyata gaya penggeraknya lebih besar dibanding dengan gaya gesek statis

maksimumnya, sehingga gaya gesek yang berlaku adalah gaya gesek kinetis.

fk= k. N

fk= k. w cos 30

fk= k. m . g . cos 30

fk= 0,1 . 2 . 10 . 32

1

fk= 1 . 3

fk= 1,73 N

Langkah 4 :

Gunakan hukum Newton tentang gerak :

F mendatar= m . a

F miringfk= m . a

101,73 = 2 . a

a = 4,135 m/s2 maka lintasan yang ditempuh pada bidang miring adalah :

St= vo. t + a t2

St= 0 + . 4,135 . 22

St= 8,27 m

3. Seorang pemain ski mulai meluncur pada suatu bidang miring dengan kemiringan 37.

Tentukan kecepatannya setelah menempuh waktu 6 s , jika koefisien gesek sepatu pemain

ski dan es adalah 0,1 !

Penyelesaian :

Langkah 1 :

Uraikan komponen gayanya !


45/74



Langkah 2 :

Saat ditanya kecepatan akhir dan koefisien gesek yang diketahuhi hanya satu yaitu 0,1,

maka dapat disimpulkan bahwa pemain ski dapat bergerak, artinya gaya penggeraknya

lebih besar dibanding gaya gesek statis maksimumnya, sehingga gaya geseknya tentunya

senilai dengan gaya gesek kinetisnya. Ingat : sudut 37 merupakan sudut yang dapat

dikatakan Istimewa, karena sering keluar dalam soal Ujian Akhir maupun UMPTN.

Oleh karena itu perlu kamu hafalkan nilai sin 37 = 0,6 dan cos 37 = 0,8 .

Gaya gesek kinetis:

fk= k. N

fk= k. w cos 37

fk= k. m . g . cos 37

fk= 0,1 . m . 10 . 0,8

fk= 0,8 m N

Gaya penggerak :

Fmiring= w sin 37


Fmiring= m . 10 . 0,6

Fmiring= 6 m N

Langkah 3 :

Gunakan hukum Newton tentang gerak :

F mendatar= m . a

F miringfk= m . a

6 m0,8 m = m . a semua ruas dibagi dengan m, maka

a = 5,2 m/s2 maka kecepatan akhirnya adalah :

vt= vo+ a . t

vt= 0 + 5,2 . 6

vt= 31,2 m/s

Tugas


46/74



Kerjakan dengan benar di buku tugasmu!

1. Suatu balok berada pada bidang miring dengan kemiringan 37. Jika massa balok

4 kg dan koefisien gesek statis dan kinetis balok terhadap bidang miring adalah

0,3 dan 0,1, dan mula-mula balok diam, maka tentukan :

a. pecepatan balok

b. kecepatan balok setelah 2 sekon

c. jarak yang ditempuh balok dalam 2 sekon

2. Suatu balok I bermassa 2 kg berada

pada suatu bidang miring dengan

kemiringan 57. Jika balok I

dihubungan dengan tali ke balok II

bermassa 3 kg melalui sebuah katrol

dan tergantung bebas disisi yang lain

seperti pada gambar, serta koefisien

gesek statis dan kinetis antara balok

I dengan bidang miring adalah 0,2

dan 0,1, maka tentukan :

a. percepatan sistem

b. tegangan tali antara balok I danII

5. Gaya sentripetal pada Gerak Melingkar

Menurut hukum II Newton tentang gerak F = m.a, bila a merupakan percepatan

sentripetal maka besar gaya sentripetal pada benda yang bergerak melingkar adalah

F = m.a atau

F = m.r

v2

di mana m adalah massa benda, v kecepatan nya ( kelajuan dan arah), dan r jarak nya

dari pusat lingkaran. Sedangkan F diasumsikan sebagai resultan gaya pada benda.


47/74



Gambar 11. Gaya Sentripetal adalah gaya ke pusat yang menyebabkan suatu benda bergerak

dalam lintasan melingkar. Sebagai contoh, sebuah bola diikat pada tali yang diayunkan melingkarhorisontal dengan kecepatan tetap.

Gaya sentripetal juga berperan menahan planet-planet tetap dalam orbitnya. Menurut

hukum I Newton, setiap massa memiliki inersia dan akan cenderung bergerak dengan

kecepatan konstan pada lintasan lurus. Bumi misalnya, ingin bergerak lurus tetapi

tertahan oleh gaya gravitasi matahari. Matahari menerapkan gaya sentripetal pada bumi.

Demikian pula pada permainan roller coaster halilintar

penumpangnya tidak takut jatuh pada saat di puncak karena

adanya gaya sentripetal yang bekerja menuju pusat lintasan

lingkaran.

Gambar 12. Gaya Sentripetal juga bekerja pada coaster yang memilikiinersia oleh kecepatannya sehingga berada di puncak lintasan tidak

jatuh.

Pembahasan gaya sentripetal juga banyak terdapat pada benda yang bergerak di

sepanjang talang berbentuk melingkar. Pembahasan semacam ini akan dijumpai pada bab

usaha dan energi.
http://www.mansfieldct.org/Schools/MMS/staff/hand/lawsinertia.htmhttp://www.mansfieldct.org/Schools/MMS/staff/hand/lawsinertia.htm


48/74



Gaya sentripetal tidak diperdalam lagi karena telah dibahas pada bab terdahulu. Silakan

kamu lihat kembali pada bab Gerak Melingkar.

Tugas Akhir Bab

Tugas 1

Sebuah mobil menarik gerobak beroda. Tinjaulah mobil dan gerobak sebagai

satu sistem. Gambarkanlah semua gaya-gaya yang ada pada sistem tersebut dengan

benar. Berapakah resultan gaya-gaya pada arah vertikal. Bila massa mobil M1, massa

gerobak M2dan massa rantai penyambung diabaikan, serta percepatan sistem a, tentukan

percepatan tersebut!


49/74



Soal Latihan Akhir Bab 5

Soal Pilihan Ganda

Pilihlah jawaban yang benar!

1. Koefisien gesek statis antara sebuah lemari kayu dan lantai kasar suatu bak truksebesar 0,75. Jadi, percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki truk agar

lemari tetap tak bergerak terhadap bak truk itu adalah . . . .

a. nol d. 7,5 m/s2

b. 0,75m/s2 e. 10 m/s

2

c. 2,5 m/s2

2. Sebuah mobil massanya 2 ton dan mula-mula diam. Setelah 5 detik kecepatanmobil menjadi 20 m/s. Gaya dorong yang bekerja pada mobil ialah . . . .

a. 100 N d. 800 N

b. 200 N e. 8000 N

c. 400N

3. Apabila sebuah benda bergerak dalam bidang datar yang kasar maka selamagerakannya. . . . .

a. gaya normal tetap dan gaya gesekan berubah

b. gaya normal berubah dan gaya gesekan tetap

c. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap

a, gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya berubah

e. gaya normal dan gaya gesekan kadang-kadang berubah dan tetap bergantian

4. Mobil 700 kg mogok di jalan yang mendatar. Kabel horizontal mobil derek yangdipakai untuk menyeretnya akan putus jika tegangan di dalamnya melebihi 1400 N

(q = 10 m/s2). Percepatan maksimum yang dapat diterima mobil mogok dan mobil

derek adalah ....

a. 2 m/s2 d. 7 m/s

2

b. 8 m/s2 e. 0 m/s

2


50/74



c. 10 m/s2

5. Pada sebuah benda yang bergerak, bekerja gaya sehingga mengurangi kecepatangerak benda tersebut dari 10 m/s menjadi 6 m/s dalam waktu 2 detik. Bila massa

benda 5 kg, besar gaya tersebut adalah ....

a. 5N d. 10N

b. 6 N e. 11N

c. 8N

6. Peristiwa di bawah ini yang tidak mempunyai hukum kelembaman adalah ....a. Bila mobil yang kita tumpangi direm mendadak, tubuh kita terdorong ke depan

b. Bila kita berdiri di mobil, tiba-tiba mobil bergerak maju tubuh kita terdorong

ke belakang.

c. Pemain ski yang sedang melaju, tiba-tiba tali putus, pemain ski tetap bergerak

maju.

d. Pemain sepatu roda bergerak maju, tetap akan bergerak maju walaupun pemain

itu tidak memberikan gaya.

e. Penerjun payung bergerak turun ke bawah walaupun tidak didorong dari atas.

7. Suatu benda bermassa 2 kg yang sedang bergerak, lajunya bertambah dari 1 m/smenjadi 5 m/s dalam waktu 2 detik bila padanya beraksi gaya yang searah dengan

gerak benda, maka besar gaya tersebut adalah ....a. 2 N d. 8 N

b. 4 N e. 10 N

c. 5 N

8. Benda massanya 2 kg berada pada bidang horizontal kasar. Pada benda dikerjakangaya 10 N yang sejajar bidang horizontal, sehingga keadaan benda akan bergerak.

Bila g = 10 m/s^2, maka koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah ....

a. 0,2 d. 0,5

b. 0,3 e. 0,6

c. 0,4


51/74



9. Sebuah benda massanya 4 kg terletak pada bidang miring yang licin dengan sudutkemiringan 45 derajat terhadap horizontal. Jadi, besar gaya yang menahan benda

itu. (g = 10 m/s2)

a. 2 2 N d. 40 N

b. 8 2 N e. 40 2 N

c. 20 2 N

10. Sebuah elevator yang massanya 1500 kg diturunkan dengan percepatan 1 m/s 2.Bila percepatan gravitasi bumi g = 9,8 m/s

2, maka besarnya tegangan pada kabel

penggantung sama dengan

a. 32400 N d. 14700 N

b. 26400 N e. 13200 N

c. 16200 N

11. Seorang yang massanya 80 kg ditimbang dalam sebuah lift. Jarum timbanganmenunjukkan angka 1000 newton. Apabila percepatan gravitasi bumi = 10 m/s

2

dapat disimpulkan bahwa....

a. massa orang di dalam lift menjadi 100 kg

b. lift sedang bergerak ke atas dengan kecepatan tetap

c. lift sedang bergerak ke bawah dengan kecepatan tetap

d. lift sedang bergerak ke bawah dengan percepatan tetap

e. lift sedang bergerak ke atas dengan percepatan tetap

12. Sebuah benda massanya 2 kg terletak di atas tanah. Benda tersebut ditarik ke atasdengan gaya 30 N selama 2 detik lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi 10 m/s

2,

maka tinggi yang dapat dicapai benda adalah :

a. 10 meter d. 18 meter

b. 12 meter e. 20 meter

c. 15 meter13. Sebuah benda bermassa 20 kg terletak pada bidang miring dengan sudut 30derajat

terhadap bidang horizontal, Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2dan benda bergeser

sejauh 3 m ke bawah, usaha yang dilakukan gaya berat ....


52/74



a. 60 joule d. 294,3 joule

b. 65,3 joule e. 588 joule

c. 294 joule

14. Sebuah benda yang beratnya W meluncur ke bawah dengan kecepatan tetap padasuatu bidang miring kasar. Bidang miring tersebut membentuk sudut 30 derajat

dengan horizontal. Koefisien gesekan antara benda dan bidang tersebut adalah ....

a. 1/2 3 W d. 1/3 3

b. 1/2 W e. 1/2

c. 3

15. Sebuah benda yang massanya 1200 kg digantungkan pada suatu kawat yang dapatmemikul beban maksimum sebesar 15.000 N. Jika percepatan gravitasi bumi sama

dengan 10 m/s2, maka harga maksimum percepatan ke atas yang diberikan pada

beban itu sama dengan ....

a. 2,5 m/s2 d. 22,5 m/s

2

b. 10,0 m/s2

e. 12,5 m/s2

c. 7,5 m/s2

16. Seseorang yang massanya 50 kg berdiri di dalam lift yang sedang bergerak keatas. Jika gaya tekan kaki orang tersebut terhadap lantai lift 600 N, maka percepatan

lift adalah . m/s2

(g = 10 m/s2)

a. 1b. 2c. 3d. 5e. 10

17. Sebuah benda digantungkan pada langit-langit seperti gambar di bawah ini.T3


53/74



T2

T1

w

w = berat beban, massa tali diabaikan; T = gaya tegangan tali) Gaya-gaya tersebut yang

merupakan pasangan aksi-reaksi adalah .

a. w dan T1b. w dan T2c.

T2dan T3

d. T1dan T2e. T1dan T3

18. Sebuah balok bermassa 5 kg berada di atas lantai mendatar yang kasar. Baloktersebut dipengaruhi oleh dua buah gaya F1= 60 N ke kanan dan F2= 35 ke kiri,

jika balok bergerak dengan percepatan tetap 3 m/s2, maka koefisien gesekan kinetik

antara balok dan lantai adalah

a. 0,20b. 0,25c. 0,30d. 0,40e. 0,50

19. Sebuah benda yang meluncur pada bidang miring yang kasar akan mendapat gayagesekan. Gaya gesekan tersebut tidak ditentukan oleh :

a. massa bendab. Gaya normal


54/74



c. Sudut kemiringan bidangd. Kecepatan bendae. Kekasaran permukaan bidang.

20. Grafik percepatan (a) sebagai fungsi resultan gaya pada suatu benda adalahsebagai berikut . Massa benda tersebut adalah . a (m/s2)

a. 0,3 Kg 10

a. 0,4 Kgb. 0,6 Kg 5c. 0,9 Kgd. 1,0 Kg

3 6

21. Sebuah benda dengan massa 20 kg (g = 10 m/s2) terletak pada bidang miringdengan sudut miring (Sin

5

3 ). Gaya normal bidang terhadap normal adalah

a. 80 N c. 160 N

b. 100 N d. 200 N

c.150 N

22. Benda dengan massa m berada pada bidang miring dengan kemiringan jikabesarnya gravitasi g dan papan licin sempurna, besarnya percepatan benda

a. g cos d. g sin b. g tan e. g cos c. g sin

23. Sebuah balok dengan massa 5 Kg terletak pada lantai mendatar yang licin,dipengaruhi gaya F = 15 N yang bersudut 37

0 terhadap arah mendatar (tan 37

0=

0,75). Jika g = 10m

/s2percepatan gerak balok adalah ..

a. 1,8 m/s2 c. 4,17 m/s2b. 2,25 m/s2 d. 5,01 m/s2c. 2,4 m/s2

F

F (N)


55/74



24. Seorang pengendara sepeda motor mengelilingi suatu kendaraan yang jari-jarinya20 m dengan kelajuan 72 Km/ jam. Jika massa totalnya 200 Kg maka gayasentripetalnya adalah .

a. 2.000 N c. 4.000 Nb. 2.500 N d. 5.194 Nc. 3.000 N

25. Benda bermassa 100 gram bergerak melingkar dengan jari-jari 0,5 m danpercepatan sudut 2 rad/s

2. Benda tersebut mengalami gaya sentripetal sebesar

a. 0,1 N c. 0,6 Nb. 0,2 N d. 0,8 Nc. 0,4 N

Soal Uraian

Jawablah dengan benar soal-soal berikut ini!

1. Sebuah lampu digantung seperti pada gambar.

Berapakah gaya tegangan talinya ?

2. Sebuah lampu digantung seperti pada gambar.

Berapakah gaya tegangan talinya ?


56/74



5. 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 20m/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 detikkecepatannya 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 bekerjagaya K selama 4,5 detik. Setelah itu K dihilangkan dan gaya yang berlawananarahnya 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 tegangankawat, 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.


57/74



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 = 3/4

Hitunglah mCjika lantai pada bidang miring licin sempurna.

Hitunglah 2 kemungkinan jawab untuk mCjika bidang miring kasar dengan koefisien

gesekan statis 0,3

14. 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.16. Sebuah mobil mulamula bergerak dengan kecepatan 36 km/jam, 10 detikkemudian kecepatan mobil 72 km/jam. Tentukan gaya yang dilakukan mesin mobil

untuk menggerakan mobil jika massa 1 ton ?


58/74



17. Seorang siswa mempunyai massa 50 kg. Jika percepatan gravitasi di bumi 9,8m/s

2, dan percepatan gravitasi di bulan 1,6 m/s

2, berapakah berat siswa tersebut di bumi

? Berapa beratnya di bulan ?

18.Mengapa pada saat di dalam bus yang melaju sambil membelok ke kanan kitaserasa terdorong ke kiri, dan sebaliknya saat bus membelok ke kiri kita serasa

terdorong ke kanan ?

19.Menara pisa salah satu keajaiban dunia, terkenal sebagai menara yang miring.Dan kemiringan itu selalu bertambah setiap waktu. Mengapa demikian ?

Dapatkah laju kemiringan itu dihentikan ?

20. Bagaimana seandainya yang duduk di bawah pohon apel dan kejatuhanbuah apel pada saat itu bukan Isaac Newton melainkan dirimu?

21. Sebuah mobil menempuh belokan pada jalan datar, yang memiliki jari-jarikelengkungan 9 m. Koefisien gesekan statis antara ban dan jalan 0,4 dan g = 10

m/s2. Berapa kelajuan maksimum yang diperbolehkan agar mobil dapat

membelok tanpa slip.

22. Dua benda dilepas dari ketinggian yang sama pada bidang miring yangsudut kemiringannya 30

0, g = 10 m/s

2. Jika massa benda pertama dua kali massa

benda kedua. Tentukan perbandingan percepatan benda pertama dengan benda

kedua.


59/74



23. Benda m1 dan m2 masing-masing bermassa 10 kg dan 5 kg dihubungkandengan tali melalui sebuah katrol seperti pada gambar , g = 10 m/s

2. Tentukan

a. percepatan sistem

b. besarnya tegangan tali

24. Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah katrol tanpa gesekan yangdigunakan untuk mengangkat beban. Berapa gaya F yang diperlukan untuk

mengangkat beban 2 kg supaya beban itu dinaikkan dengan percepatan 1 m/s2, g

= 10m/s

25.

Dua buah balok massanya berturut-turut m1= 4kg dan m2= 8 kg diletakkan di

atas bidang datar licin saling bersentuhan seperti pada gambar. Bila sistem diberi

gaya F sebesar 24 N dengan arah mendatar, tentukanlah :

a. percepatan sistem.b. besarnya gaya kontak antar kedua balok.26. Benda yang massanya 100 gram melakukan gerak melingkar beraturansebanyak 120 kali tiap menit. Jari-jari lingkarannya 20/

2cm dan kecepatannya 3

m/s. Hitunglah :

m1

53 m2

M1M2

F

4 N


60/74



a. periode getaranb. gaya sentripetal yang dialami benda

27.

Sebuah benda dengan massa 4 kg meluncur pada bidang datar licin dengankecepatan 30 m/s, kemudian diberi gaya 10 N kearah belakang, hitunglah :

a. Perlambatan bendab. Waktu hingga benda berhentic. Jarak dari awal hingga benda berhenti28. Dua balok bermassa m1 = 2,3 kg, dan m2 = 1,2 kg bersentuhan di atas mejakasar . Balok m2di sebelah kanan balok m1. Sebuah gaya horisontal mengarah ke

kanan sebesar F = 3,2 N bekerja pada balok m1. Tentukan:

a. Percepatam sistemb. Gaya kontak antara kedua balok.

29. Dua balok dihubungkan oleh tali seperti ditunjukkan gambar di bawah.Sudut bidang miring terhadap horizontal adalah 42

o , dan balok di atas bidang

miring bermassa 6.7 kg.

a. Tentukan massa balok yang menggantung agar system setimbang.b. Hitung gaya tegangan tali.


61/74



17.Manakah di antara balok-balok berikut ini yang bergerak, jika F1= F2= F3= 10 N

Rangkuman

1. Gaya adalah interaksi antara sebuah benda dengan lingkungannya yangberupa tarikan atau dorongan yang dapat menimbulkan perubahan gerak,sehingga menimbulkan percepatan atau perlambatan.

2. Arah percepatan selalu searah dengan arah gaya. Arah tersebut ditunjukkandengan arah anak panah. Sedangkan panjang garis mewakili besar gaya.


62/74



F

3. Resultan gaya merupakan jumlah vektor dari gaya-gaya, diberi simbol Ratau FR.

a. bila gaya-gaya searah, resultan gaya : R = F1+ F2b. bila gaya-gaya berlawanan arah : R = F1F2c. bila gaya-gaya saling tegak lurus : R = 22

2

1 FF

d. bila gaya-gaya saling jajaran genjang : R = .cos.F2.FFF 212221 4. Gaya berat merupakan hasil kali antara massa dan perpindahan.

w = m . g

5.

Hukum I Newton menyatakan bahwa, sebuah benda akan tetap diam atautetap bergerak lurus beraturan jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada

benda itu. Jadi.

F = 0

6. Hukum II Newton menyatakan bahwa, resultan gaya yang bekerja padabenda yang bermassa konstan adalah setara dengan hasil kali massa benda

dengan percepatannya.

F = m . a

7. Hukum III Newton menyatakan bahwa, gaya-gaya aksi dan reaksi oleh duabuah benda pada masing-masing benda adalah sama besar dan berlawanan

arah.

Faksi = - Freaksi

8. Gaya normal (N) adalah gaya tekan suatu permukaan terhadap benda yangbersentukan dengan permukaan tersebut.

Bila permukaan tersebut adalah bumi maka N = w cos


63/74



9. Gaya gesekan merupakan gaya antara benda dengan bidang tumpu yangarahnya senantiasa berlawanan dengan arah gerak benda. Ada dua jenis gaya

gesek yaitu :

a. gaya gesek statis (fs) : bekerja pada saat benda diam (berhenti) denganpersamaan : fs= sN

b. gaya gesek kinetis (fk) : bekerja pada saat benda bergerak denganpersamaan : fk= k. N

10. Gaya sentripetal bekerja pada benda yang bergerak melingkar. Gaya iniselalu mengarah ke pusat orbit lingkaran.

F = m.a atau F = m.r

v2

= m. 2. r


64/74



SOAL-SOAL AKHIR SEMESTER GASAL

Soal Pilihan Ganda

Pilihlah jawaban yang paling benar!

1. Sesudah tahun 1960 General Conference of Weight and Meassures mendefinisikan kembali meterstandar yang dikaitkan dengan panjang gelombang cahaya. Standar baru ini dipilih sebab .

a. Suhu / tekanan udara luar tidak dapat dibuat konstan.b. Standar baru ini lebih mudah dan lebih teliti dapat dihasilkan kembali.c. Hal ini lebih mudah diterima dalam dunia pengetahuan modern.d. Standar baru ini lebih bersifat universale. Penskalaan pada batang meter menyebabkan ketidaktelitian.

2. Dalam SI satuan waktu adalah detik yang sampai sekarang sering didefinisikan sebagai1/31556925,9747 dari tahun tropikal 1900. Pemilihan tahun yang khusus untuk pendifinisan inimenunjukkan bahwa .

a. Mengutamakan tahun 1900 untuk pengukuran waktu yang teliti adalah tidak mungkin.b. General Conference yang pertama diadakan tahun 1900.c. Tahun tropikal adalah kejadian yang jarang.d. Periode orbital bumi adalah variabel.e. Tahun 1900 adalah tahun permulaan abad baru.

3. Dengan menggunakan rumus-rumus tertentu tidak mungkin mendapatkan suatu besaran darisekumpulan data yang diketahui. Kumpulan data berikut ini yang menghasilkan besaran pokok adalah

.

a. Jarak tempuh = 30 m, waktu yang dibutuhkan = 6 detik.b. Gaya = 48 N, luas daerah yang dikenai gaya = 16 m2.c. Kecepatan awal = 5 m/det, percepatan = 4 m/det2, kecepatan akhir = 25 m/det.d. Gaya = 48 N , massa = 12 kg.e. Percepatan = 16 m/s2, menimbulkan gaya = 32 N

4. Diantara kelompok besaran berikut, yang termasuk kelompok besaran pokok dalam sistemInternasional adalah .

a. Panjang, luas, waktu, jumlah zatb. Kuat arus, intersitas cahaya, suhu, waktuc. Volume, suhu, massa, kuat arusd. Kuat arus, panjang, massa, tekanane. Intensitas cahaya, kecepatan, percepatan, waktu


65/74



5. Kelompok besaran di bawah ini yang merupakan kelompok besaran turunan adalah a. Panjang, lebar dan luasb. Kecepatan, percepatan dan gayac. Kuat arus, suhu dan usahad. Massa, waktu, dan percepatane. Intensitas cahaya, banyaknya zat dan volume

6. Tiga besaran di bawah ini yang merupakan besaran skalar adalah . a. Jarak, waktu dan luasb. Perpindahan, kecepatan dan percepatanc. Laju, percepatan dan perpindahand. Gaya, waktu dan induksi magnetice. Momentum, kecepatan dan massa

7. Dari hasil besaran-besaran di bawah ini yang termasuk vektor adalah a. Gaya, daya dan usahab. Gaya, berat dan massac. Perpindahan, laju dan kecepatand. Kecepatan, momentum dan berate. Percepatan, kecepatan dan daya

8. Massa jenis air adalah 1 gram tiap cm3. Massa jenis air itu sama dengan :a. 1000 gam tiap m3b. 1000 gram tiap literc. 1000 kg tiap m3d. 10 gram tiap litere. 1 gram tiap liter

9. Hasil pengukuran 890.000 m dapat ditulis menjadi .a. 89,0 x 105 mb. 8,90 x 104mc. 8,9 x 104md. 8,9 x 105 me. 8,9 x 106m

10. Dua gaya berkekuatan 4 N dan 6 N. Resultan yang tak mungkin terbentuk oleh keduanya adalah a. 1 Nb. 2 Nc. 4 Nd. 8 N


66/74



e. 10 N11. Rumus dimensi momentum adalah ....

a. MLT-3b. ML-1T-2c. MLT-1d. ML-2T-2e. ML-1T-1

12. Rumus dimensi daya adalah .a. ML2T-2b. ML3T-2c. MLT-2d. ML2T-3e. MLT-3

13. Dari hasil pengukuran panjang, lebar dan tinggi suatu balok adalah 5,70 cm; 2,45 cm dan 1,62 cm.Volume balok dari hasil pengukuran tersebut adalah . cm3

a. 23,0b. 22,60c. 22,62d. 623e. 6233

14. Dari hasil pengukuran panjang batang baja dan besi masing-masing 1,257 m dan 4,12 m. Jika keduabatang disambung, maka berdasarkan aturan penulisan angka penting, panjangnya adalah .. m

a. 5,380b. 5,38c. 5,377d. 5,370e. 5,37

15. Dari hasil pengukuran di bawah ini yang memiliki tiga angka penting adalah .a. 1,0200b. 0,1204c. 0,0204d. 0,0024e. 0,0004


67/74



16. Sebuah perahu menyeberangi sungai yang lebarnya 180 meter dan kecepatan arus airnya 4 m/s. Bilaperahu di arahkan menyilang tegak lurus sungai dengan kecepatan 3 m/s, maka setelah sampai

diseberang perahu telah menempuh lintasan sejauh . meter

a. 100b. 240c. 300d. 320e. 360

17. Vektor F1= 20 N berimpit sumbu x positif, vektor F 2= 20 N bersudut 120terhadap F1 dan F3= 24 Nbersudut 240 terhadap F1.

Resultan ketiga gaya pada pernyataan di atas adalah ....

a. 4 N searah F3b. 4 N berlawan arah dengan F3c. 10 N searah F3d. 16 N searah F3e. 16 N berlawanan arah dengan F3

18. Dua buah gaya bernilai 4 N dan 6 N. Resultan gaya tersebut tidak mungkin bernilai .. Na. 1b. 2c. 4d. 6e. 10

19. Jika sebuah vektor 12 N diuraikan menjadi dua buah vektor yang saling tegak lurus dan yang sebuahdari padanya membentuk sudut 30o dengan vektor itu, maka besar masing-masing komponennya

adalah ....

a. 3 N dan 3 2 Nb. 3 N dan 3 3 Nc. 6 N dan 3 2 Nd. 6 N dan 6 2 Ne. 6 N dan 6 3 N

20. Sebuah benda dilempar vertikal ke atas dari tanah dengan kecepatan awal 10 m/det. Percepatangravitasi bumi adalah 10 m/det2. Benda itu mencapai tinggi maksimum sebesar ....

a. 5 m


68/74



b. 6 mc. 6,5 md. 7 me. 7,5 m

21. Dua buah mobil A dan B bergerak berlawanan arah, masing-masing dengan kecepatan VA= 10 m/det

dan VB= 12 m/det. Maka kecepatan mobil A terhadap mobil B adalah ....

a. 22 m, searah dengan gerak mobil Ab. 2 m, searah dengan gerak mobil Ac. 22 m, searah dengan gerak mobil Bd. 2 m, searah dengan gerak mobil Be. 22 m, tegak lurus dengan gerak mobil A

22. Pada papan peluncur dengan sudut miring 30 diletakkan benda dengan massa 10 kg. s = 0,3 dan k=0,2 ; g = 9,8 m/det2. Jarak yang ditempuh benda selama 6 detik setelah dilepaskan adalah ....

a. 60,3 mb. 59,2 mc. 57,6 md. 75 me. 76,5 m

23. Dua buah benda mempunyai massa 8 kg dan 12 kg dihubungkan dengan tali dan digantungkan padasebuah katrol. Bila berat tali dan sekan pada katrol diabaikan, maka percepatan benda-benda tersebut

adalah ....

a. 1,96 m/det2b. 2 m/det2c. 2,9 m/det2d. 3,26 m/det2e. 4,9 m/det2

24. Sebuah lift dengan massa 1500 kg turun dengan percepatan 1 m/det 2; g = 9,8 m/det2. Tegangan kawatbaja penggantung lift tersebut adalah ....

a. 12.000 newtonb. 13.200 newtonc. 13.500 newtond. 15.000 newtone. 15.500 newton

25. Jika sebuah partikel bersama-sama melakukan gerak lurus beraturan dalam arah mendatar dan geraklurus dipercepat beraturan dalam arah vertikal ke bawah, maka lintasannya akan berbentuk ....


69/74



a. Garis lurus miring ke bawahb. Parabolac. Lintasan pelurud. Hiperbolae. Linier

26. Sebuah benda dengan massa 5 kg terletak di kaki bidang miring dengan sudut miring 30. Panjangbidang miring 25 m. Kecepatan awal benda di kaki bidang miring = 50 m/det ; g = 10 m/det2. Berapa

kecepatan benda di puncak bidang miring jika benda mengalami gesekan dengan k= 51 3

?

a. 21 m/detb. 20 m/detc. 1021 m/detd. 1029 m/dete. 10 m/det

27. Dua mobil P dan Q berjalan pada jalan lurus mendatar. P kecepatannya bertambah dari 60 menjadi 70km/jam dalam waktu 1 detik. Q berangkat dari keadaan diam sampai mencapai kecepatan 10 km/jam

dalam waktu 1 detik juga . Maka ....

a. Percepatan P sama dengan percepatan Qb. Percepatan P 6 kali percepatan Qc. Percepatan P 1/6 kali percepatan Qd. Percepatan P 7 kali percepatan Qe. Percepatan P 6/7 kali percepatan Q

28. Pada kecepatan yang tinggi sebuah mobil mempercepat dengan percepatan 0,5 ms-2. Waktu yangdiperlukan untuk mempercepat dari 90 km/jam menjadi 100 km/jam adalah ....

a. 20 detb. 2 detc. 5,6 detd. 56 dete. 65 det

29. Jarak berhenti sebuah mobil yang berjalan dengan laju 72 km/jam apabila diperlambat dengan 4 ms -2adalah .....a. 20 mb. 50 mc. 70 m


70/74



d. 100 me. 120 m

30. Dari menara yang tingginya 20 m dijatuhkan bola P tanpa kecepatan awal. Satu detik kemudiandijatuhkan bola Q. Dua bola itu akan terpisah sejauh 10 meter setelah bola P jatuh selama ....detik.

Diketahui g = 10 m/s2

a. 1 detikb. 1,5 detikc. 2 detikd. 2,5 detike. 3 detik

31. Sebuah bola dilemparkan vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian maksimum 5 m di atas tanah.Bola itu berada di udara selama......

a. 1 detikb. 2 detikc. 3 detikd. 4 detike. 5 detik

32. Dua kereta api A dan B saling mendekati pada lintasan sejajar. Laju A dan B terhadap tanah masing-masing adalah 80 km/jam. Jika pada suatu saat kereta api terpisah sejauh 1 km, dua kereta api itu akan

berpapasan setelah.....

a. 12 menitb. 10 menitc. 8 menitd. 5 menite. 2 menit

33. Sebuah benda mengalami gerak lurus berubah beraturan, jika a. percepatannya sama dengan nol.b. kecepatannya konstanc. jarak yang ditempuh bertambah secara beraturand. kelajuannya bertambah secara beraturane. perpindahnnya sama dengan nol

34. Suatu benda melakukan gerak melingkar, pada saat t = 0 kecepatan angulernya 10 rad/s. 3 detikkemudian besar sudut yang ditempuh 39 rad maka kecepatan sudut pada saat t = 5 detik adalah

a. 5 rad/sb. 10 rad/s


71/74



c. 18 rad/sd. 20 rad/se. 25 rad/s

35. Dalam waktu 2 detik, sebuah roda yang berotasi murni, mengalami perubahan kecepatan dari 4 rad/smenjadi 20 rad/s secara beraturan. Sebuah titik terletak 30 cm dari poros roda. Besar percepatan

tangensial yang dialami titik tersebut adalah m/s2

a. 240b. 26,7c. 4,8d. 2,4e. 0,27

36. Sebuah benda bergerak melingkar berubah beraturan dengan kelajuan anguler mula-mula 6rad/s. Setelah 4 detik kelajuan angulernya 14 rad/s. Jika jari-jari 10 meter, maka percepatan linier yang

dialami benda tersebut adalah .. m/s2

a. 280b. 120c. 60d. 40e. 20

37. Salah satu cara yang benar untuk memperbesar gaya centripetal pada benda yang bergerak melingkaradalah .

a. memperkecil jari-jari lingkaranb. memperkecil massa bendac. memperkecil frekuensi putarand. memperbesar periode putarane. memperkecil kecepatan sudut

38. Pernyataan massa dan berat berikut ini yang benar, kecuali ....a. Massa dan berat adalah besaran fisika yang sama dinyatakan dalam satuan yang berbeda.b. Massa adalah milik benda sendiri, tetapi berat adalah akibat interaksi dua benda.c. Berat benda sebanding dengan massanya.d. Meskipun

fisika kelas xi

Documents