lks fisika smp kls 8 th 10-11

LKS 8/MGMP-IPA/KAB. BLITAR


Standar Kompetensi : 3. Menjelaskan konsep partikel materi Kompetensi Dasar : 3.1. Menjelaskan konsep atom, ion, dan molekul

3.2. Menghubungkan konsep atom, ion, dan molekul dengan produk kimia sehari-hari.

3.3. Membandingkan molekul unsur dan molekul senyawa.

1. Atom Setiap atom dari suatu unsur memiliki sifat tertentu yang berbeda dengan

sifat atom dari unsur yang lain. Sifat atom dari unsur natrium berbeda dengan sifat atom dari unsur Oksigen, berbeda pula dengan sifat atom dari unsur Perak, dan seterusnya. Perbedaan ini meliputi semua sifat kimia dan sifat fisikanya. Sifat kimia yang berbeda disebabkan adanya perbedaan jumlah elektron yang dimiliki oleh atom. Yang termasuk sifat fisika antara lain ukuran, massa, titik didih, dan massa jenis atom.

Elektron berbeda dengan proton dalam hal muatan dan massanya. Tabel berikut menampilkan muatan partikel-partikel atom dan massa relatifnya terhadap proton.

Tabel 1. Partikel-partikel atom dan massa relatifnya

Partikel Muatan Massa relatif terhadap proton Simbol

Elektron

-1 1873

1 E

Proton + 1 1 p+

Neutron Netral (0) 1 N

Sebuah atom mempunyai jumlah elektron dan proton yang sama. Total

muatan positif yang terdapat pada inti dan total muatan negatif pada elektron saling meniadakan sehingga atom menjadi netral. Jumlah proton yang dimiliki oleh inti atom dinyatakan sebagai nomor atom, Nomor atom ini juga menyatakan jumlah elektron. Karena jumlah proton sama dengan jumlah elektron maka jumlah proton dan neutron dinyatakan sebagai massa atom tersebut. Susunan suatu atom dapat kita tuliskan dengan notasi sebagai berikut.

A Z dengan :

A = nomor massa Z = nomor atom A - Z = jumlah neutron X = lambang unsur


2. Ion Setiap atom memiliki proton dan elektron. Atom yang bermuatan (dapat

positif maupun negative) disebut Ion. Peranan elektron dalam pembentukan Ion Proton terletak di dalam inti atom sehingga proton sulit keluar dari inti atom. Untuk mengeluarkan proton dari inti atom diperlukan energi yang sangat besar ( reaksi inti ). Sedangkan elektron berada di luar inti atom dan mengelilingi inti atom pada suatu orbit tertentu. Elektron dapat meninggalkan suatu atom. Di samping itu, suatu atom dapat juga menerima elektron. Dasar membuat konfigurasi elektron /susunan elektron pada kulit-kulit atom: a. Atom memiliki kulit-kulit K, L, M, N dan seterusnya. b. Jumlah elektron maksimum yang mengisi tiap kulit atom dirumuskan 2n2,

dengan n adalah nomor kulit atom. c. Isilah penuh setiap kulit, mulai dari kulit K. Kemudian hitung jumlah elektron

yang tersisa. Tabel 2. Jumlah elektron pada setiap kulit

Nomor Kulit Kulit Jumlah elektron maksimum pada tiap kulit

1 K 2

2 L 8

3 M 18

4 N 32

n 2n2

Contoh : 1. Natrium bernomor atom 11. Pada keadaan netral, bagaimanakah konfigurasi elektronnya? Jawab: Natrium bernomor atom 11, karena nomor atom sama dengan jumlah proton yang dimiliki oleh inti atom, sedangkan jumlah proton harus sama dengan elektron, maka natrium memiliki 11 elektron. Konfigurasi untuk natrium, adalah :

Pada kulit ke-I terdapat 2 elektron Pada kulit ke-2 terdapat 8 elektron

Pada kulit ke-3 terdapat 1 elektron Jadi konfigurasi atom natrium adalah 2 81

2. Bagaimanakah konfigurasi elektron untuk atom kalium yang bernomor atom 19 ?

Jawab: Kalium memiliki 19 elektron. Konfigurasinya adalah 2 8 81 bukan 2 8 9, mengapa ?

Karena kulit atom terluar tidak boleh mempunyai lebih dari 8 elektron, sehingga satu elektron terakhir harus dipindahkan ke kulit ke-4.

3. Bagaimanakah konfigurasi elektron atom

indium ? Jawab: Atom indium memiliki 49 elektron.


Korfigurasi elektron untuk atom indium adalah : Pada kulit ke-1 terdapat 2 elektron Pada kulit ke-2 terdapat 8 elektron Pada kulit ke-3 terdapat 18 elektron Pada kulit ke-4 terdapat 18 elektron (sama dengan kulit ke-3) Pada kulit ke-5 terdapat 3 elektron Jadi, konfigurasi elektron Indium (In) adalah 2 8 18 18 3

a. Pembentukan ion positif Konfigurasi elektron atom natrium adalah 2 8 1. Untuk mencapai

kestabilan, tentunya lebih mudah bagi atom Na melepaskan 1 elektron dari pada harus menangkap 7 elektron, sehingga untuk mencapai konfigurasi elektron 2 8, atom natrium harus melepaskan 1 elektron yang berada di kulit terluarnya. Ingat, kulit kedua telah terisi jumlah elektron maksimum (8). Karena atom natrium telah melepaskan satu elektronnya, maka dikatakan natrium menjadi bermuatan positif 1 (Na+).

b. Pembentukan ion negatif

Atom klor (CI) bernomor atom 17. Atom klor memiliki konfigurasi elektron 2 8 7. Untuk mencapai kestabilan dengan konfigurasi 2 8 8, atom klor harus menangkap 1 elektron. Karena atom klor menangkap 1 elektron, maka dapat kita katakan bahwa atom klor bermuatan negatif satu (CI- ).

Ion positif dan ion negatif saling berikatan membentuk suatu senyawa yang netral. Sebagai contoh ion Na +. bereaksi dengan ion CI- membentuk NaCI.

Na+ + CI- = NaCI

Beberapa ion positif dan ion negatif

Ion Positif (Kation)

Muatan Ditulis (kation)

Ion Negatif (Anion)

Muatan Ditulis

(Anion)

Natrium +1 Na + Bromida -1 Br -

Hidrogen + 1 H + Klorida -1 Cr-

Tembaga (I) +1 Cu + Florida -1 F -

Tembaga (II) +2 Cu 2+ Lodida -1 I -

Perak +1 Ag + Nitrat -1 N032-

Barium +2 Ba 2+ Nitrit -1 NO -

Kalsium +2 Ca 2+ Oksida -2 O

Besi (II) +2 Fe 2+ Karbonat -2 C032-

Besi (III) +3 Fe 3+ Sulfat -2 SO4

Magnesium +2 Mg 2+ Sulfida -2 S 2-


Ion Positif (Kation)

Muatan Ditulis (kation)

Ion Negatif (Anion)

Muatan Ditulis

(Anion)

Aluminium +3 AI z+ Sulfit -2 S03 2-.

Krom +3 Cr 3+ Posfat -3 PO4 3-

Amoniurn +1 NH 4+ Posfit -3 PO33 -

Hidroksida -1 OH -

Kita melihat adanya perubahan nama yang terjadi pada atom non logam, oksigen berubah menjadi oksida.


3. Molekul

Kita ketahui bahwa air merupakan suatu senyawa yang memiliki rumus kimia H 20. Dari rumus kimianya, kita ketahui bahwa senyawa air tersusun atas atom hidrogen dan atom oksigen. Senyawa air tersusun atas bagian-bagian yang lebih kecil yang disebut dengan molekul. Satu molekul air tersusun atas 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen. Jadi molekul adalah gabungan dari dua atom atau lebih.

B. Konsep Atom, Ion, dan Molekul dalam Produk Kimia sehari-

hari 1. Molekul oksigen

Oksigen, berwujud gas pada suhu kamar. Oksigen ini tidak berbau. Bersifat sangat reaktif dan mudah bereaksi dengan zat lain. Reaksi yang terjadi antara oksigen dengan suatu benda disebut reaksi oksidasi. Contohnya adalah perkaratan besi. Oksigen diperlukan dalam proses respirasi makhluk hidup dan dihasilkan oleh tumbuhan hijau dari proses fotosintesis.

2. Molekul karbon dioksida

Karbon dioksida juga berwujud gas pada suhu kamar dan tidak berbau. Karena sifatnya yang dapat memadamkan api, gas ini digunakan sebagai bahan pemadam kebakaran. Gas karbon dioksida dihasilkan oleh makhluk hidup ketika bernafas dan sebagai hasil dari proses pembakaran senyawa karbon, seperti : bensin dan batubara. Gas ini dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk membuat makanan dalam proses fotosintesis. Karena molekul karbon dioksida dapat menyerap panas dari sinar infra merah. Gas ini menyebabkan naiknya suhu bumi (Green house effect).

3. Metana

Metana adalah suatu gas alam yang utama, yang digunakan oleh sebagian orang untuk memasak dan industri makanan. Sebenarnya metana ini tidak berbau,


tapi agar pemakainya mengetahui bila terjadi kebocoran gas, maka gas ini diberi tambahan zat agar berbau.

4. Natrium fluorida dan kalsium fluorida

Keduanya digunakan dalam penyediaan air bersih untuk rumah tangga karena ion fluorida yang terdapat dalam larutan mampu mengurangi kerusakan gigi.

5. Amonium sulfat dan ammonium nitrat

Senyawa tersebut digunakan sebagai pupuk. Keduanya terlarut dalam air dan melepaskan ion yang mengandung nitrogen yang selanjutnya diserap oleh tanaman. Nitrogen diperlukan untuk pembentukan protein. .

Diskusi : Perhatikan senyawa berikut ini dan hitunglah jumlah masing-masing atom pada senyawa berikut!

Senyawa Rumus Senyawa Jumlah atom unsur penyusun

Air H 2 O Karbondioksida CO2 Amonia N H 3 Metana C H 4 Asam Sulfat H 2 S 04

Molekul unsur dan molekul senyawa Berdasarkan jenis atom penyusunnya molekul dibedakan menjadi 2 yaitu molekul unsur dan molekul senyawa. 1. Molekul Unsur

Molekul unsur adalah molekul yang hanya terdiri dari satu jenis atom penyusun. Contoh molekul unsur adalah H2, CI2, O2, I2 dan F2. Perhatikanlah bahwa pada molekul unsur, atom-atom penyusunnya merupakan unsur nonlogam.

2. Molekul Senyawa

Molekul senyawa adalah molekul yang tersusun atas lebih dari satu jenis atom. Contoh mole kul senyawa adalah air (H2O), gula atau sukrosa (C2H22011), karbon dioksida CO2, dan metana CH 4

C. Perbedaan antara Molekul Unsur dan Molekul Senyawa Perbedaan antara molekul unsur dengan molekul senyawa, antara lain :

a. Jumlah jenis atom penyusunnya Contoh : molekul unsur oksigen dan molekul unsur senyawa air.

Pada molekul unsur hanya terdapat satu jenis atom, sedangkan pada molekul senyawa terdapat lebih dari satu jenis atom penyusun.

b. Pembentukan molekul unsur.

1) Pembentukan (H). Terdapat 2 atom hidrogen (H) dalam satu molekul H2 a) Setiap atom hidrogen memiliki satu elektron.


b) Elektron tersebut berusaha membentuk konfigurasi elektron yang stabil, yaitu 2 (jumlah

maksimum elektron pada kulit k-1) c) Kedua elektron mempunyai kekuatan yang cukup untuk saling tarik menarik. d) Kedua elektron dipakai oleh dua atom (sharing).

e) Masing-masing inti atom mempunyai dua elektron yang dipakai bersamaan membentuk

satu ikatan kovalen (co = bersama; valen = ikatan). Ikatan yang terjadi ditunjukkan sebagai

H-H. c. Pembentukan molekul senyawa

Untuk memahami pembentukan molekul senyawa perhatikan uraian penjelasan berikut:

1. Pembentukan molekul air - Molekul air terdiri dari 2 atom H dan 1 atom O. - Atom H memiliki 1 elektron pada kulit atom terluarnya. - Atom O memiliki 6 elektron pada kulit atom terluarnya. - Masing-masing atom H ingin 1 elektron dengan eara menarik 2 elektron dari

atom O. - Atom O menginginkan 2 atom, Caranya adalah dengan menarik 2 elektron dari 2

atom H. - Terdapat 2 ikatan kovalen, Bagaimanakah cara menuliskan ikatan kovalennya ?

2. Pembentukan molekul NaCI a. NaCI tersusun atas 1 atom Na clan 1 atom C1. b Atom Na cenderung bermuatan +1 dan atom CI cenderung bermuatan -1. c. Muatan positif dan muatan negatif saling tarik menarik membentuk ikatan.

Diperlukan 1 ion Na+ dan 1 ion CI agar terbentuk 1 molekul NaCI yang bermuatan netral. Pada pembentukan NaCI tidak terjadi pemakaian elektron secara bersama, tetapi yang terjadi adalah transfer elektron. Ion Na+ dan ion CI- saling tarik menarik membentuk ikatan, yang disebut ikatan ionik.


Berdasarkan artikel di atas, jawablah pertanyaan berikut!


RANGKUMAN 1. Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur tersebut. 2. Atom terdiri dari elektron, proton dan neutron. 3. Ion adalah atom yang bermuatan. Ion yang bermuatan positif disebut kation dan

yang bermuatan negatif disebut anion. 4. Molekul adalah bagian yang paling kecil dari suatu senyawa yang masih memiliki sifat

senyawa tersebut. 5. Berdasarkan jenis atom yang menyusun molekul, molekul dibagi menjadi molekul

unsur clan molekul senyawa. UJI KOMPETENSI I. Pilihlah salah satu jawaban yang kamu anggap paling benar! 1. Partikel terkecil dari sebuah unsur yang masih memiliki sifat unsur disebut....

a. atom c. elektron b. molekul d. molekul unsur

2. Massa suatu atom ditentukan oleh.... a. jumlah elektron c. jumlah elektron dan proton b. jumlah proton d. jumlah proton dan

neutron 3. Suatu atom memiliki data sebagai berikut:

24X12 Pernyataan yang salah adalah a. nomor massa atom X adalah 24 b. nomor atom X tersebut adalah 12 c. jumlah protonnya adalah 24 d. jumlah elektronnya adalah 12

4. Sulfur memiliki konfigurasi elektron 2 8 6. Berapakah jumlah proton yang dimiliki oleh atom sulfur tersebut ...


a. 2 c. 6 b. 8 d. 16

5. Magnesium memiliki jumlah elektron 12. konfigurasi elektron yang mungkin dari magnesium adalah ...

a. 12 c. 2 12 b. 2 8 2 d. 2 8 12

6. Gas alam yang digunakan oleh sebagian orang untuk memasak dan industri makanan adalah...... a. Karbondioksida c. Amoniak b. Nitrogen d. Amonium klorida

7. Jumlah elektron valensi dari suatu atom yang mempunyai nomor atom 16 adalah.. a. 6 b. 4 c. 2 d. 1

8. Yang termasuk molekul unsur pada rumus molekul berikut ini adalah .... a. NH 3 c. O2 b. H20 d. MgBr,.

9. Yang dimaksud dengan elektron valensi dalam suatu atom adalah........

a. jumlah semua elektronnya b. jumlah elektron terluarnya c. jumlah semua partikel dalam inti atom d. jumlah protonnya

10. Atom X memiliki konfigurasi elektron 2 8 3. Pernyataan berikut yang benar adalah ......

a. atom X memiliki 13 elektron pada kulit terluar b. atom X adalah aluminium yang mempunyai 13 proton c. atom X adalah natrium yang memiliki 11 elektron d. atom X adalah boron yang memiliki 3 elektron pada kulit terluar

II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan benar!

1. Apa yang dimaksud dengan atom? 2. Sebutkan partikel penyusun atom! 3. Bagaimanakah suatu atom membentuk ion? 4. Jelaskan cara pembentukan ion pada atom Mg yang mempunyai konfigurasi

elektron 2 8 2! 5. Apa yang dimaksud dengan konfigurasi elektron? 6. Tuliskan konfigurasi elektron dari atom 19 K dan 31Ga ! 7. Apa yang dimaksud dengan molekul unsur ! 8. Jelaskan perbedaan antara molekul unsur dan molekul senyawa ! 9. Tuliskan jenis molekul dari rumus molekul berikut:

a. H2O b. CaO c. N2 d. Cl2 e. S8

10. Berikan masing-masing 4 contoh dari molekul unsur dan molekul senyawa dalam kehidupan sehari-hari!


A. PENGERTIAN GAYA Apa yang akan kamu lakukan jika ingin memindahkan meja? Coba kamu

perhatikan Gambar 4.1 ! Jika kamu ingin memindahkan meja, maka kamu akan menariknya atau mendorongnya. Kegiatan menarik atau mendorong merupakan kegiatan memberikan gaya. Jadi gaya adalah suatu tarikan atau dorongan.

(a) (b)

Gambar 4.1 (a) Mendorong dan (b) Menarik meja, berarti memberikan gaya pada meja. . 1. Macam-macam Gaya Berdasarkan sifatnya , gaya dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu gaya sentuh dan gaya tak sentuh a. Gaya Sentuh

Standar Kompetensi : 5 Memahami peranan usaha, gaya dan energi dan kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar : 5.1 Mengidentifikasi jenis jenis gaya, penjumlahan gaya dan pengaruhnya dalam suatu benda yang dikenai gaya. 5.2 Menerapkan hukum Newton untuk menjelaskan berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari-hari

Gaya adalah sesuatu yang jika dikerjakan terhadap benda dapat menyebabkan terjadinya

perubahan gerak atau bentuk


Jika anda menendang bola, tetapi tidak mengenainya, dapat bergerakkah bola itu? Bagaimana pula jika penjaga gawang tidak tepat dalam menangkap bola? Dapat berhentikah bola itu? Perubahan gerak pada bola hanya terjadi apabi!a dikerjakan gaya melalui sentuhan. Sebaliknya jika tidak terkena sentuhan, maka tidak terjadi pula perubahan gerak. Dengan demikian, gaya baru dapat bekerja sete!ah terjadi sentuhan. Gaya yang demikian ini disebut gaya sentuh.

Contoh gaya sentuh dalam kehidupan sehari-hari 1) Seseorang mengangkat barbel. 2)

Gaya mesin mengangkat beban.

Gaya mesin, ialah kekuatan yang dikeluarkan oleh mesin-mesin untuk dipergunakan dalam mengangkat, memindah atau melakukan berbagai macam pekerjaan.

3)

Gaya kefapel.

b. Gaya Tak Sentuh

Gaya tak sentuh pada magnet

Gaya dorong, gaya tarik, gaya angkat dan sebagainya yang

berasal dari kekuatan atau kesanggupan tubuh.

Misalnya : mendorong meja, mengangkat besi (barbel),

menarik gerobak, dan sebagainya.

Gaya pegas ialah kekuatan yang timbul dari sebuah

benda ketika kembali pada kedudukan semula. Misalnya

gaya pada per (pegas), karet yang direntangkan (pada

permainan ketapel).

Ambillah sebuah kompas! Bagaimana arah jam kompas

dalam keadaan netral? Dekatkan sebuah magnet diatas

kompas, kemudian gerak-gerakkan ke kiri dan ke kanan!

Mengapa jarum kompas ikut bergerak ke kiri dan ke kanan

padahal magnet tidak menyentuh jarum?

Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja setelah melalui sentuhan.


Ternyata jarum kompas dapat mengalami perubahan arah sebagai akibat gaya magnet yang dapat bekerja tanpa mela!ui sentuhan. Gaya semacam itu disebut gaya tak sentuh. Contoh gaya tak sentuh sehari-hari. 1) Gaya magnet, ialah kekuatan magnet untuk menarik atau

menolak suatu benda. Misalnya : magnet dapat menarik besi, baja, nikel.

2).

Gaya listrik pada sisir plastik dapat menarik potongan kertas kecil. 3).

Benda mempunyai berat karena gravitasi bumi.

2. Pengaruh Gaya Pada Benda Gaya yang bekerja pada benda mempengaruhi keadaan benda tersebut.

Misalnya, meja yang diam jika diberi gaya tarikan atau dorongan akan bergerak. Jadi, benda yang diam akan bergerak jika diberi gaya. Contoh lain, misalnya bola yang sedang bergerak tiba-tiba ditangkap maka akan menjadi diam. Jadi, benda yang bergerak dapat diam jika diberi gaya.

Perubahan lain yang dapat ditimbulkan oleh pengaruh gaya, yaitu benda dapat berubah bentuk clan ukurannya. Hal itu dapat terjadi pada pegas yang awalnya pendek apabila ditarik akan menjadi panjang (bentuknya berubah). Contoh lain, misalnya seorang anak yang melempar bola kearah anak yang lain kemudian dipukul balik, maka arah bola berubah.

Berdasarkan gejala-gejala di atas, apabila pada suatu benda dikerjakan sebuah gaya, maka akan menimbulkan perubahan-perubahan sebagai berikut :

a. Benda diam menjadi bergerak. b. Benda bergerak menjadi diam. c. Bentuk dan ukuran benda berubah. d. Arah gerak benda berubah.

3. Satuan Gaya

Dalam Satuan Internasional, satuan gaya adalah Newton (Newton = Kg. m/s2)

Gaya tak sentuh adalah gaya yang bekerja tanpa melalui sentuhan.

Gaya listrik, adalah gaya yang ditimbulkan oleh benda

yang bermuatan listrik.

Misalnya, sisir plastik yang digosokkan pada rambut

kering dapat rnenarik potongan-potongan kertas

kecil, tanpa menyentuhnya lebih dahulu.

Gaya tarik bumi (gravitasi bumi). Adalah kekuatan bumi untuk menarik benda-benda sehingga dapat jatuh ke tanah dan mempunyai berat. Misalnya, batu atau benda lain jika diangkat terasa memiliki berat dan apabila dilepas dapat jatuh ke tanah.

Satu Newton (1 N) adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda 1 kg sehingga bergerak dengan

percepatan 1 m/ s2.


Dalam system CGS satuan gaya adalah Dyne 1 Dyne = 1 gram.cm/s 2

1 newton (N) = 100.000 dyne = 105dyne sehingga 1 Dyne = 10 -5 Newton

4. Alat Pengukur Gaya Alat untuk mengukur gaya adalah neraca pegas. Di dalam neraca pegas terdapat

per / pegas, apabila ditarik menggunakan gaya tertentu akan menunjukkan angka yang menyatakan besar gaya tersebut

Kegiatan 1 : Tujuan : memahami gaya sentuh dan gaya tak sentuh.

ALAT DAN BAHAN - Paku : 1 buah - Magnet : 1 buah - Trolly : 1 buah I. Gaya sentuh

a. Letakkan trolly di atas meja, kemudian dorong dengan tanganmu. Apa yang

terjadi? b. Mengapa demikian? ... c. Dapatkah trolly bergerak tanpa disentuh tangan? d. Gaya apakah yang bekerja pada trolly tersebut? Informasi : Benda bergerak atau berubah bentuk karena adanya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Kesimpulan : Dari kegiatan di atas coba sebutkan suatu kesimpulan !

II. Gaya tak sentuh


a. Letakkan sebuah paku di atas meja !

b. Dekatkan magnet pada paku tersebut. Apa yang terjadi ? ...

c. Mengapa demikian? d. Apakah pada saat paku bergerak magnet menyentuh paku?

..................... e. Gaya apakah yang terjadi pada paku?

Kesimpulan : Dari kegiatan di atas coba sebutkan suatu kesimpulan !

Diskusi :

1. Berdasarkan kegiatan di atas ada berapa jenis gaya ? .. Sebutkan ! ..

2. Isilah tabel di bawah ini dengan mengisi jenis gaya yang bekerja pada suatu benda

No. Pernyataan Jenis Gaya

1. Buah mangga jatuh dari pohonnya

2. Menendang bola

3. Mistar plastik menarik potongan kertas kecil-kecil

4. Anak panah terlepas dari busurnya

5. Mobil direm

6. Daun-daunan tertiup angina

B. Cara Melukis Gaya Gaya adalah besaran yang memiliki besar dan arah. Oleh karena itu gaya termasuk besaran vektor. Dalam lukisan gaya besarnya nilai gaya dinyatakan dengan panjang anak panah sedangkan arah gaya ditunjukkan oleh arah anak panah. Contoh: O L P

Keterangan : O = Pangkal gaya P = Arah gaya L = OP = Besar/nilai gaya

C. Resultan Gaya Perpaduan dua gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda disebut resultan gaya. Bentuk-bentuk resultan gaya sebagai berikut: 1. Gaya segaris dan searah


Apabila dua gaya yang segaris atau searah dipadukan menjadi satu maka nilai resultannya adalah jumlah dari dua nilai gaya tersebut. Jadi R = F1 + F2 Perhatikan gambar berikut! F1 F2 F1 F2

R

2. Gaya segaris dan berlawanan arah Apabila dua gaya yang segaris dan berlawanan arah dipadukan makanilai resultannya adalah selisih dari gaya yang lebih besar dikurangi gaya yang lebih kecil. Jadi R = F1 - F2 F1

F2

R

3. Gaya membentuk sudut /arahnya saling tegak lurus Apabila dua gaya yang bekerja pada benda saling tegak lurus maka resultannya R

adalah akar dari jumlah kuadrat masing-masing gaya. Jadi R = F1 R F2

Kegiatan 2 : Perhatikan gambar kegiatan berikut dan buatlah kesimpulan!

Tujuan : memahami resultan dari dua gaya

Dua orang anak pada gambar (a) sedang mendorong meja pada arah yang sam:3, artinya terdapat dua gaya searah yang bekerja pada meia dalam satu garis kerja. Misalkan, anak pertama mendcrong dengan gaya 80 N dan anak kedua dengan gaya 75 N. maka, resultan gaya yang bekerja pada meja merupakan penjumlahan darigaya-gaya tersebut. Jadi, resultan gayanya adalah 80 N ditambah 75 N sama dengan 155 N.

(a) (b)


Gambar (a) Dua gaya atau lebih yang searah dan segaris kerja resultan gayanya merupakan penjumlahan dari gaya-gaya tersebut dan (b) dua gaya yang berlawanan arah dan segaris kerja resultan gayanya merupakah selisih dari gaya-gaya tersebut.

Misalkan, Anak A menarik dengan gaya 30 N dan anak B menarik dengan gaya 50 N. Resultan gaya yang bekerja pada benda merupakan selisih dari gaya-gaya tersebut. Jadi, resultan gayanya adalah 50 + (30) sama dengan 20 N ke arah anak B. Kesimpulan : a. Gaya-gaya yang bekerja searah, resultan (R) = jumlah gaya-gaya. R = ............... b. Gaya-gaya yang bekerja berlawanan, resultan (R) = selisih dari gaya-gaya. R = ............... Contoh soal 1. 1. Tiga buah gaya masing-masing F, = 50N, FZ = 150N clan F3 = 200N. Ketiga gaya

tersebut bekerja pada sebuah benda dengan garis kerja sejajar dan searah. Hitung resultan gaya-gaya tersebut. Javrab : R = F1+ F2 + F3

= 50N + 150N + 200N = 400N

3. Empat buah gaya masing-masing F, = 250N, F2 = 50N, F3 =100N dan Fa = 25N bekerja pada suatu benda dengan garis kerja segaris. Gaya F, dan F4 searah, tetapi berlawanan arah dengan gaya F2 dan F3. Hitung resultan gaya-gaya tersebut. Jawab: R = F1 +Fz - F3 - F4

= 250N + 25N - 50N -100N = 125N

Latihan. 1. Tiga buah gaya masing-masing besarnya 25 dn, 75 dn clan 100 dn bekerja pada suatu

benda dengan garis kerja segaris. Ketiga gaya tersebut arahnya sama. Hitung besar dan lukiskan resultan gaya-gaya tersebut.

2. Lima buah gaya masing-masing F, = 25N, Fz = 75N, F3 = 50N, F4 = 100N, dan F5 = 200N bekerja pada suatu benda dengan garis kerja segaris. Gaya F,+ F2 dan F5 searah clan berlawanan arah dengan gaya F3 dan F4. Lukiskan arah resultan gaya-gaya itu dan hitung besarnya. Kemanakah arah resultan gaya-gaya itu?

3. Gaya F,=F2=100N bekerja pada sebuah benda dengan arah berlawanan. Mungkinkah benda itu bergerak?

Gaya Seimbang

A T B

Gambar tersebut menunjukkan dua regu (regu 1 dan regu 2) sedang bermain tarik tambang. Karena kedua regu kel:uatannya sama maka tidak ada regu diantara keduarya yang tertarik, artinya posisinya teta?; walaupun keduanya mungkin sama-sama mengerahkan seluruh tenaganya untuk menarik tambang tersebut. Keadaan seperti ini dinamakan keadaan setimbang.


A Tampak bahwa terdapat dua gaya yang berlawanan arah. Karena keadaan setimbang maka kedua gaya itu harus sama besar.

Jadi : Gaya-gaya dalam keadaan seimbang bila besarnya sama dan arahnya berlawanan.

D. Hukum Newton 1. Hukum I Newton

Kegiatan 1 : Letakkan sehelai kertas di atas meja. Letakkan gelas berisi air di atas kertas.

Tarik kertas dengan cepat. Apa yang terjadi?

Peristiwa di atas berkaitan dengan Hukum I Newton. Hukum I Newton berbunyi "Jika resulfan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam d a n benda yang mula-mula bergerak Iurus beriaturan akan tefap bergerak lurus beraturan'". Secara matematis, Hukum I Newton dirumuskan : Jika F = 0, maka v = 0 atau v = konstan.

Sebuah benda bermassa 2 kg digantung pada seutas tali seperti gambar di samping. Bila percepatan grafitasi bumi 10 m/s2 dan benda dalam keadaan seimbang, tentukan gaya tegangan tali. Penyelesaian: Berat benda = W = m.g = 2 kg x 10 m/s2 = 20 N Hukum I Newton : F = 0 W T = 0 T = W Jadi tegangan tali = 20 N

A. Hukum II Newton

Hukum II Newton menyatakan bahwa : Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.


Secara matematis hukum II Newton dinyatakan sebagai:

a = m

F atau F = m. a

m dengan :

a = percepatan benda (m/s2) F = resultan gaya (N) m = massa benda (kg)

Contoh : Sebuah mobil mainan bermassa 0,75 kg ditarik dengan gaya sebesar 1,5 N hingga bergerak. Bila gesekan antara ban dan lantai diabaikan, berapakah percepatan yang dialami mobil tersebut!

Penyelesaian : Diketahui : F = 1,5 N

m = 0,75 kg Ditanya : a ?

Jawab : a = m

F

= kg

N

75,0

5,1

= 2 m/s 2

B. Hukum III Newton

Newton merumuskan hukumnya yang ketiga yang berbunyi : Jika benda pertama menqerjakan gaya terhadap benda kedua maka benda kedua pun akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya

berlawanan." Jadi, apabila suatu benda mengerjakan gaya (melakukan aksi) terhadap benda

lain, maka benda lain juga akan mengerjakan gaya (memberikan reaksi) terhadap benda lain itu. Pasangan kedua gaya ini sering dikenal dengan pasangan gaya aksi-reaksi.

Secara matematis, Nukum III Newton dirumuskan : F1 = - F2 dengan F1 = gaya aksi

F2 = gaya reaksi Tanda ( - ) menunjukkan kedua gaya berlawanan arah.

Untuk memahami hukum aksi- reaski ini, perhatikan perhatikan gambar di bawah ini!


Anak A memberikan gaya pada anak B, anak B juga memberikan gaya pada anak A yang besarnya sama fetapi arahnya berlawanan. LATIHAN : 1. Sebuah benda bermassa 2 kg ditarik oleh

dua buah gaya yang saling berlawanan seperti pada gambar disamping. Jika gesekan dengan permukaan meja diabaikan, berapakah percepatan benda tersebut dan kemana arahnya?

2. Sebuah batu bermassa 5 kg diletakkan diatas meja. Berapa besar gaya yang dikerjakan meja pada batu dan kemana arah gaya tersebut?

D. GAYA GESEKAN

Gaya gesekan terjadi pada permukaan dua buah benda yang bersentuhan. Misalnya : antara buku dengan meja, roda kendaraan dengan jalanan, dan meja dengan lantai. Gaya gesekan juga memiliki arah. Arah gaya gesekan adalah berlawanan dengan arah gerak benda. Bila buku yang ada diatas meja ditarik ke kanan, maka arah gaya gesekan ke kiri. Demikian pula bila buku ditarik kekiri, maka arah gaya gesekan ke kanan. Oleh karena arah gaya gesekan berlawanan dengan arah gerak benda, maka gaya gesekan cenderung menghentikan gerak benda :

Misal pada balok yang dikenai gaya. Balok diam tidak bergerak karena adanya gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan gaya tarik. Gaya gesek yang terjadi pada dua benda dalam keadaan diam disebut gaya gesekan statis. Sedangkan gaya gesekan yang terjadi pada dua benda yang bergerak disebut gaya gesekan kinetik. Gaya gesekan statis terjadi pada dua benda dalam keadaan diam tidak bergerak. Gaya gesekan kinetik terjadi pada dua benda dalam keadaan bergerak.

Besarnya gaya gesekan dipengaruhi oleh : a. Kasar dan halusnya permukaan benda yang bergesekan.

Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bergesekan dengan arah berlawanan dari gerak benda. Gaya gesekan termasuk gaya sentuh karena hanya mungkin terjadi jika dua benda saling bersentuhan.


b. Gaya berat atau gaya normal benda yang bergesekan. c. Luas permukaan benda yang bergesekan

Kegiatan 1 : Menyelidiki gaya gesek pada benda Tujuan : Memahami gaya gesek

ALAT DAN BAHAN - Neraca pegas - Balok - Meja permukaan kasar dan halus Lankah kerja :

a. Letakkan balok di atas meja yang permukaannya kasar, kemudian tariklah balok itu

dengan neraca pegas secara perlahan ! Perhatikan angka yang ditunjuk oleh neraca pegas ! Pada gaya tarik berapakah tepat mulai balok bergerak ? Informasi : Besarnya gaya tarik balok tepat mulai bergerak sama dengan gaya gesek statis.

b.Ulangilah kegiatan di atasmenggunakan meja yang permukaannya halus, kemudian pada lantai ! Kemudian catatlah hasil percobaan tersebut pada table berikut !

No. Bidang Permukaan Gaya Gesek ( Newton )

1. 2. 3.

Meja kasar Meja licin / halus Lantai / tanah

...............................................

...............................................

...............................................

Apakah besarnya gaya gesekan dari balok yang ditarik pada permukaan bidang di atas sama ? .....................................................................................................................................................................Jelaskan apa penyebabnya ! ..................................................................................................................................................................... Kesimpulan : ......................................................................................................................................

Keuntungan dan kerugian gaya gesek.

Gaya gesekan sehari-hari selalu kita jumpai bahkan kita melakukannya sendiri, diantaranya : a. Jalan beraspal lebih halus dibandingkan dengan alan tanah berbatu. Hal itu lebih

menguntungkan karena gaya gesekannya menjadi lebih kecil agar laju sepeda dan kendaraan lain dapat lebih kencang.

b. Bantalan peluru sepeda atau poros penumpu roda kendaraan diberi logam bulat kecil (gotri). Tujuannya agar gaya gesekannya menjadi lebih kecil dan perputarannya menjadi sempurna.


c. Ban mobil atau ban sepeda diberi bergerigi atau alur berlekuk-lekuk. Tujuannya agar gaya gesekan menjadi lebih besar sehingga ketika kendaraan melaju dijalan licin tidak selip (tergelincir).

d. Ketika anda berjalan ditempat licin seperti lantai berminyak, atau lantai berlumur, maka telapak kaki anda akan mengkerut sehingga gaya gesekan menjadi lebih besar, agar anda tidak tergelincir.

e. Untuk memperlambat kecepatan, semua kendaraan dilengkapi dengan rem. Prinsip kerja rem adalah memperbesar gaya gesekan antara kisaran roda dengan karet (kampas) rem.

Selain menguntungkan, terdapat pula beberapa kejadian gaya gesekan yang merugikan.

Kegiatan 2 : Diskusi Tujuan : mengetahui keuntungan dan kerugian dari gaya gesek

Diskusikan dengan temanmu contoh gesekan yang menguntungkan dan yang merugikan! Contohnya : a. Jalan beraspal yang terkena tumpahan minyak pelumas (oli), menjadi licin. Akibatnya

sangat membahayakan bagi kendaraan yang melewatinya karena dapat ..,.. akibat gaya gesekan yang ..........

b. Ban mobil atau sepeda motor yang telah halus juga sangat membahayakan jika melewati jalan beraspal terutama pada waktu hujan. Sebab gaya gesekannya .. sehingga kendaraan dapat tergelincir.

c. Alas sepatu atau sandal yang terbuat dari kulit mempunyai gaya gesekan lebih kecil, dan jika dipakai, lantai yang halus dapat menyebabkan....

LATIHAN 1. Gaya gesekan termasuk gaya sentuh karena ........ 2. Gaya gesekan adalah ........ 3. Gaya gesekan pada benda diam diatas meja merupakan gaya gesek .. 4. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan ialah .............. 5. Apa pengaruh roda terhadap gaya gesekan? 6. Jalan beraspal mempunyai gaya gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan jalan

berbatu karena ............... 7. Poros penumpu roda kendaraan selain diberi gotri juga diberi pelumas. Maksudnya

agar dapat berputar sempuma karena ............. 8. Gaya gesekan pada alas sepatu atau sandal yang terbuat dari kulit lebih . daripada

alas sepatu yang terbuat dari karet. Sebab permukaan kulit lebih ... daripada karet.

9. Ban mobil yang telah halus sangat berbahaya karena dapat selip karena gaya gesekan yang ... ..

10. Mengapa memanjat tiang dari besi lebih sulit daripada memanjat pohon kelapa? F. MASSA DAN BERAT

Definisi massa benda adalah banyaknya zat yang dikandung oleh benda itu. Dengan definisi itu sudah barang tentu massa zat tidak akan mengalami perubahan dimanapun benda itu berada. Jadi bila benda itu dibumi mempunyai massa 60 kg, di bulanpun massanya tetap 60 kg.


Lain halnya dengan berat. Berat benda berubah-ubah menurut tempat dimana benda tersebut berada. Berat benda di Bulan dan di Bumi berbeda. Berat benda dipantai dan dipuncak gunung yang tinggi juga berbeda. Mengapa demikian? Karena berat menyatakan ukuran gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. Gaya gravitasi di Bumi lebih besar daripada gaya gravitasi di Bulan. Berat benda dipuncak gunung lebih kecil dibandingkan beratnya ketika benda berada di tepi pantai. Makin tinggi benda itu dari permukaan Bumi, maka beratnya makin kecil. Berat benda dinyatakan dalam bentuk rumus sebagai berikut :

Dengan W = berat (N), g = percepatan grafitasi m /s2

m = massa benda (kg).

Contoh : Seorang anak dewasa yang berada di bumi mempunyai massa 60 kg (g bumi = 9,80 m/s 2. Jika orang tersebut berada dibulan (9 bulan = 1,60 m/s2). Berapakah berat orang tersebut jika orang tersebut berada bumi dan berada di bulan? Diketahui : mbumi = 60 kg

gbumi = 9,80 m/s2

gbulan = 1,60 m/s2

Ditanyakan : Berat orang di bumi dan berat orang di bulan? Jawab :

mbumi = mbulan = 60kg

wbumi = m x gbumi = 60 x 9,80 = 588 N dan

wbulan = m x gbulan = 60 X 1,60 = 96 N

Latihan 1. Sebuah benda massa 10 kg. Bila percepatan gravitasi 9,8 m/ s2, berapa berat benda

itu? 2. Sebuah benda massanya 500 gr. Percepatan gravitasi 980 m/ s2. Berapa berat

benda itu? 3. Sebuah benda dibumi beratnya 500N. percepatan gravitasi dibumi besarnya 10

m/s2. jika percepatan gravitasi di bulan besar 1,7 m/ s2, berapakah berat benda tersebut di planet tadi?

Perbedaan Berat dengan Massa

No. Berat Massa

1. Berasal dari gaya tarik bumi. Berasal dari zat penyusunnya.

W = m . g

Berat benda adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda itu. Semakin kecil gravitasi bumi akan semakin berkurang berat bendanya. Konstanta gravitasi (percepatan gravitasi) adalah bilangan yang menunjukkan perbandingan antara berat dengan massa.


2. Selalu berubah bergantung tempatnya. Selalu tetap tidak berubah dimana pun berada

3. Merupakan besaran vektor dan besaran turunan Merupakan besaran pokok dan besaran skalar

4. Satuan menurut SI yaitu newton (N). Satuan menurut SI yaitu kilogram (kg).

BERAT JENIS Berat jenis suatu benda adalah berat benda itu tiap satuan volumenya. Dapat juga dikatakan bahwa berat jenis suatu benda adalah berat benda dibagi dengan vdumenya. Besarnya dapat dinyatakan dengan persamaan : w = berat benda, satuan newton (N) V = volume benda, satuan m3 S = berat jenis benda, satuan N/m3

Dari persamaan S = V

W dapat dinyatakan bahwa W = S.V

Jika persamaan ini disubstitusikan dengan persamaan W= m.g dan persamaan m = .v maka kita dapatkan persamaan tentang berat jenis benda yaitu :

S = .g dengan = massa jenis benda, satuan kg/m3

g = percepatan gravitasi, satuan m/s2 S = berat jenis benda, satuan N/m3.

Dalam satuan Sistem Intemasional (SI) berat jenis dinyatakan dengan satuan newton per meterkubik (N/m3), dan dalam satuan CGS dyne/cm 3. Contoh : Sebuah benda yang beratnya 1,35N. vdumenya 50 cm3 jika percepatan gravitasi 10 m/ s2. Hitung berat jenis benda tersebut? Diket : w = 1,35 N

V = 50 Cm3 = 50.10-6 m3 i = 5.10-5 m3 = 0,00005 m3 Dit : S ?

Jawab : S = V

W

= 00005,0

35,1

= 27.000 N/m3

LATIHAN 1. Sebuah benda dari besi yang massa jenisnya 7900kg1m3. Bila benda itu berbentuk

kubus dengan rusuk 1 meter. Percepatan gravitasi 10 Nlkg. Berapakah berat benda itu?

2. Sebuah benda beratnya 135.000 dyne, volumenya 50 cm3. Berapakah berat jenis benda itu?

RANGKUMAN

- Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dapat menyebabkan benda diam menjadi bergerak, benda bergerak menjadi diam, perubahan bentuk dan ukuran benda, dan perubahan gerak benda.


- Gaya adalah sesuatu yang jika dikerjakan terhadap benda dapat menyebabkan terjadinya perubahan gerak atau bentuk.

- Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja setelah melalui sentuhan. - Gaya tak sentuh adalah gaya yang dapat bekerja walaupun tidak melalui sentuhan. - Resultan gaya adalah sebuah gaya pengganti dari dua atau lebih gaya yang bekerja

pada suatu benda. - Resultan dua gaya segaris dan searah, besarnya sama dengan jumlah dari besar kedua

gaya atau arahnya searah dengan kedua gaya itu. - Resultan dua gaya segaris dan berlawanan arah, besarnya sama dengan selisih dari

kedua gaya dan arahnya searah dengan arah gaya yang lebih besar. - Hukum I Newton : jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka

benda yang mulamula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.

- Hukum II Newton: percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resuttan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda. Hukum III Newton: jika benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua pun akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

- Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bergesekan dengan arah berlawanan dari gerak benda. Gaya gesekan termasuk gaya sentuh karena hanya mungkin terjadi jika dua benda saling bersentuhan.

- Massa adalah banyaknya zat yang dikandung oleh benda itu. - Berat benda adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda itu. - Beratjenis ialah berat benda itu tiap satuan volumenya.


UJI KOMPETENSI

I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat! 1. Gaya adalah sesuatu yang dapat mengakibatkan terjadinya perubahan ...

a. Wujud dan bentuk c. Massa dan gerak b. Gerak dan bentuk d. Massa dan berat

2. Adi mendorong lemari dengan sepenuh tenaga. Gaya yang dikerjakan oleh tangan Adi tergolong ... a. Gaya elastis c. Gaya sentuh b. Gaya tak sentuh d. Gaya negatif

3. Satuan gaya dalam 51 adalah .... a. Kilogram b. Newton c. Ton d. Joule 4. Berikut ini yang merupakan gaya tak sentuh ...

a. Gaya pegas, gaya darong, gaya mesin b. Gaya tarik bum i, gaya angkat, gaya dorong c. Gaya berat buku clan gaya gravitasi d. Gaya magnet, gaya listrik, dan gaya tarik bumi

5. Alat untuk mengukur besar gaya adalah ... a. Dinamometer c. Spidometer b. Manometer d. Mikrometer

6. Gaya yang diberikan oleh karet sehingga batu terlontar dari ketapel disebut ... a. Gaya ketapel c. Gaya kimia b. Gaya pegas d. Gaya otot

7. Radit yang massanya 70 kg sedang bermain tarik tambang dengan lam yang bermassa 65 kg. Radit menarik dengan gaya 120 N, sedangkan lam menarik dengan gaya 130 N. Resultan dan arah gaya adalah ... a. 250N kearah Radit c. 10 N kearah Radit b. 250N kearah lam d. 10N kearah lam

8. Berjalan dilantai licin sebaiknya memakai sepatu beralas karet, tujuannya agar... a. Gaya gesekan lantai makin besar, sehingga lebih cepat b. Gaya gesekan lantai m akin besar, sehingga tidak tergelincir c. Gaya gesekan lantai makin kecil, sehingga lebih cepat d. Gaya gesekan lantai makin kecil, sehingga tidak tergelincir

9. Dalam poros (as) roda atau mesin diberi pelumas dengan tujuan ... a. Mengurangi gaya gesekan c. Memperbesar gaya gesekan b. Mendinginkan as d. Memperlambat putaran

10. Besarnya gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda menyatakan a. Massa benda c. Massa jenis benda

b. Berat benda d. Percepatan gravitasi 11. Hukum II Newton menyatakan gaya yang diberikan pada benda sebanding

dengan ... a. Kecepatan benda c. Percepatan benda b. Berat benda d. Reaksi yang diberikan oleh benda

12. Sebuah benda beratnya 29,4 N jika percepatan gravitasi ditempat itu 9,8 m/s2. maka massa benda adalah ... a. 3 kg b. 19,6 kg c. 29,4 kg d. 39,3 kg

13. Benda yang dilepaskan pada ketinggian h meter dari permukaan bumi akan jatuh menuju ke bumi, hal ini disebabkan adanya gaya ...


a. Gaya potensial c. Gaya magnet b. Gaya gravitasi bumi d. Gaya gesekan

14. Volume logam 500 cm3, sedangkan beratnya 10N. Berat jenisnya ... a. 0,02 N/m3 kg b. 5000 N/m3 c. 50 N/m3 d. 20.000 N/m3

15. Berikut ini merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya gesek, kecuali.......

a. bentuk benda c. luas permukaan benda yang bergesekan b. gaya berat benda d. kasar dan halusnya permukaan

benda II. Jawablah soal-soal berikut ini dengan jawaban yang benar! 1. Dua buah gaya F1

= 30 N dan F2 = 40 N saling tegak lurus . Hitunglah resultan gaya! 2. Jelaskan perbedaan antara berat dan massa ! 3. Perbandingan antara berat benda dengan volumenya disebut. 4. Benda yang massanya 80 kg berada di lantai yang licin, kemudian diberi gaya sebesar

160 N. Jika gesekan diabaikan hitunglah besarnya percepatan benda ! 5. Sebuah benda beratnya 3000 Newton pada saat di bumi. Massa benda 30 kg. Jika

percepatan grafitasi di bulan 6

1 kali grafitasi di bumi, tentukan berat benda di bulan!


A. ENERGI Kita perlu makan untuk memenuhi kebutuhan energi yang diperlukan oleh

tubuh kita. Tanpa makan kita akan merasa lemah dan tidak bertenaga. Kita dapat berjalan, berlari, mengangkat benda-benda dan dapat bekerja karena memiliki energi. Apa yang dimaksud energi? Apa bentuk-bentuk energi? Apa yang dimaksud energi potensial? Bagaimana menghitung besar energi kinetik? Berikut akan kita pelajari tentang energi.

1. Macam-macam bentuk energi.

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Berbagai macam bentuk energi diantaranya adalah : 1. Energi potensial,adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya atau

keadaannya 2. Energi kinetik, adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya 3. Energi kalor, energi yang dapat menaikkan suhu benda atau mengubah wujud

zat

Standar Kompetensi : 5. Memahami peranan usaha, gaya dan energi dan kehidupan sehari-hari Kompetensi Dasar : 5.3 Menjelaskan hubungan bentuk energi dan perubahannya, prinsip usaha dan energi serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

5.4 Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari


4. Energi listrik, energi yang dihasilkan oleh alat-alat listrik, 5. Energi cahaya, energi yang dihasilkan oleh benda-benda yang

bercahaya/sumber cahaya 6. Energi bunyi, adalah energi yang dihasilkan oleh benda yang bergetar,

Satuan energi dalam SI adalah joule (J) sedangkan satuan lainnya adalah erg, dan kalori.

1 Joule = 1 N.m 1 Joule = 0,24 kalori 1 kalori = 4,2 joule 1 Joule = 10 7 erg 1 erg = 10 -7 joule

Kegiatan 1 : Tujuan : Mengetahui bentuk-bentuk energi

Alat dan bahan - Benang - Bateray - Bola lampu dan tempatnya - Motor listrik dan dinamo - Amper meter - Beban 50 g, 100 g - Lampu teplok - Kertas - Bel listrik - Katrol Langkah kerja 1: a. Susunlah peralatan seperti gambar dibawah ini

b. Bentuk energi apa yang anda amati pada lampu ?......................................................................... c. Perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tersebut ?......................................................... Lagkah kerja 2: a. Rakitlah peralatan seperti gambar dibawah ini


b. Lepaskan beban sehingga bergerak ke bawah, bentuk energi apa yang anda amati amper meter ? ......... . c. Perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tsb ? . Langkah kerja3: a. Rakitlah peralatan seperti gambar dibawah ini !

b. Bentuk energi apa yang anda amati pada beban ?........................................................................ c. Perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tsb ?................................................................. Kegiatan 4 a. Rakitlah peralatan seperti gambar dibawah ini !

b. Bentuk eneregi apa yang anda amati pada bel listrik

?.................................................................. c. Bentuk perubahan energi apa yang terjadi pada kegiatan tersebut

?.............................................. Kesimpulan Dari langkah kerja 1 sampai 4 buatlah kesimpulan tentang perubahan bentuk energi. 1. 2. 3. 4. Lengkapilah pernyataan berikut ini!

Energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi menjadi energi bentuk lain : Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh : .... Energi listrik menjadi energi kalor, contoh : ...... Energi kimia menjadi energi listrik, contoh : ......


Energi .......... menjadi energi ...., contoh : ......

Soal 1. Yang termasuk bentuk energi diantaranya : (1) usaha (2) bunyi (3) gaya (4) cahaya Pernyataan di atas yang benar adalah .... a. 1, 2 clan 3 b. 1 clan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja

Soal 2. Generator atau dynamo adalah alat yang digunakan untuk mengubah.... a. energi listrik menjadi energi mekanik b. energi potensial menjadi energi listrik c. energi mekanik menjadi energi listrik d: energi listrik menjadi energi potensial (NAS'86)

2. Hukum Kekekalan Energi

Manusia memiliki energi yang berasal dari makanan. Tanpa makan, manusia tidak memiliki energi. Makanan ada yang berasal dari hewan dan ada yang dari tumbuhan. Energi yang tersimpan dalam hewan pun berasal dari energi bentuk lain.

Manusia sudah lama berusaha membuat mesin yang dapat berputar terus (menghasilkan energi gerak) tanpa memerlukan bahan bakar tetapi tidak pernah berhasil. Bunyi hukum kekekalan energi : Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat berubah dari satu bentuk menjadi energi bentuk yang lain.

Dengan menyadari adanya Hukum Kekekalan energi ini kita harus memahami bahwa penggunaan satu bentuk energj pastilah berasal dari bentuk energi yang lain. Energi yang kita pakai dalam rumah tangga yang berupa bahan bakar berasal dari energi kimia yang berasal dari batu bara dan minyak dalam bumi yang dapat segera habis. Karena itu kita harus berusaha menghemat energi dengan berbagai cara. Atau kita berusaha untuk memanfaatkan berbagai energi altematif. Soal : Dewasa ini konversi atau hemat energi sangat diperlukan karena : (1) jumlah energi yang tidak terbaharui terbatas (2) laju konsumsi energi berkembang pesat (3) pemakaian energi cenderung melimpah (4) ketergantungan masyarakat terhadap energi yang dapat diperbaharui sangat besar Pernyataan di atas yang benar adalah :

a. (1), (2) dan (3) b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) d. (4) saja 3. Energi Mekanik a. Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena memiliki ketinggian tertentu dari bumi. Misalnya : ...........

Besarnya energi potensial gravitasi dirumuskan dalam persamaan


Keterangan :

Ep = .................................. m = .................................. g = .................................. h = .

Latihan. 1. Hitunglah energi potensial sebuah benda yang massanya 6 kg pada ketinggian 4m!

Diketahui percepatan gravitasi bumi= 9,8 mls 2

2. Sebuah benda memiliki energi potensial 500 Joule. Massa benda 2 kg . Bila g = 10 mls2 berapa ketinggian benda?

3. Sebuah kelapa massanya 2 kg berda di pohon pada ketinggian 5 m. Jika percepatan gravitasi bumi = 9,8 m / s2, energi potensialnya adalah .... a. 980 j b. 490 j c. 98 j d. 49j

b. Energi Kinetik Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Sebuah benda dengan massa m bergerak dengan kecepatan v memiliki energi kinetik :

Keterangan Ek = ....................................... m = ....................................... v =

.......................................

Latihan : Soal 1. Sebuah benda massanya 2 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Hitunglah

energi kinetik yang dim iliki benda tersebut ! Soal 2. Energi kinetik benda bermassa 50 kg ketika kecepatannya 5 mls adalah ....

a. 250 j b. 500 j c. 525 j d. 625 j

c. Energi Mekanik Energi Mekanik merupakan jumlah energi potensiai dan energi kinetik yang dimiliki oleh sebuah benda.

Keterangan : Em = ..................................... Ep = ..................................... Ek = .....................................

Latihan : Soal 1. Sebuah batu yang massanya 800 gram dijatuhkan dari mehara. Pada

ketinggian 5 m, kecepatan batu 2 m/s. Apabila percepatan gravitasi 10 m/s 2, tentukan energi mekanik yang dimiliki batu !

Soal 2. Sebuah batu bata jatuh dari atas bangunan dengan energi kinetik dan

energi potensial 12


J dan 5 J. Energi mekaniknya .... a.2,4J b.SJ c.7J d.17J

B. USAHA Seorang anak yang mendorong meja sehingga meja itu berpindah, dikatakan

anak tersebut melakukan usaha. Selama usaha dilakukan, pada meja bekerja gaya. Gaya inilah yang menyebabkan benda berpindah. Bagaimana menghitung usaha? Berikut kita pelajari tentang usaha, pesawat sederhana dan daya. Perhatikan gambar berikut :

Sebuah benda dikenai gaya F sehingga benda berpindah sejauh s. Dikatakan bahwa gaya F melakukan usaha yang besarnya sama dengan gaya kali perpindahan. Usaha dirumuskan :

Keterangan : W = Usaha ...Joule

F = Gaya ..... Newton s = jarak perpindahan .. meter

Usaha sebesar 1 Joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar1 Newton bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut berpindah sejauh 1 m.

Kegiatan 1 : Tujuan : memahami kegiatan usaha Alat dan bahan 1 .Balok berukuran ( 15x 12 x 8 ) cm 2. Neraca pegas 3. Benang Langkah kerja 1. Letakkan balok diatas meja kaca ( seperti gambar dibawah i

2. Tarik balok dengan neraca pegas. Apakah balok dapat bergerak ?............................ 3. Apakah anda memberikan gaya pada balok?.............................................................. catat perpindahan balok dan besar sekala yang ditunjukkan oleh neraca pegas saat balok bergerak. S = cm F = N


4. Dari kegiatan diatas buatlah kesimpulan mengenai usaha. .......................................................... Informasi: Usaha adalah hasil kali antara jarak dengan perpindahan.

5. Dari kegiatan diatas hitunglah usaha yang anda lakukan sehingga balok dapat berpindah !

Latihan. Soal 1 : Sebuah peti didorong dengan gaya 25 N sehingga berpindah 5 m. Hitunglah besarnya

usaha yang dilakukan gaya tersebut ! Soal 2 : Sebuah gaya 2 newton memindahkan benda sejauh 5 meter. Besarnya usaha sama

dengan .... a. 2,5 joule b. 5 joule c. 10 joule d. 20 joule (NAS'85)

Soal 3 : Dari gambar di samping ini, jika benda

berpindah sejauh 2 m, usaha yang dilakukan oleh resultan ketiga gaya adalah .... a. 7,5 J b. 17,5 J

c. 30 J d. 70 J

4N 5N 7N

C. PESAWAT SEDERHANA

Dalam kehidupan sehari-hari, manusia selalu berusaha menggunakan suatu alat untuk memudahkan melakukan kerja (usaha). Alat-alat tersebut dinamakan pesawat sederhana. Contoh : ........... Soal : Pesawat sederhana digunakan untuk ....

a. mempermudah usaha b. mengurangi usaha c. memperbesar usaha d. menghilangkan usaha (NAS'86)

Diantara pesawat sederhana tersebut adalah : a. Tuas ( Pengungkit) . Tuas dipakai untuk mengungkit beban yang berat

. Pada tuas berlaku persamaan : Beban X lengan beban = Gaya kuasa X lengan kuasa.


Ket. W = .......................... Ib = ..........................

Fk =..........................

Ik =..........................

Keuntungan mekaniknya (M)

Soal 1: Perhatikan gambar tuas di samping ini ! Apabila W = 40 N, I b = 2 cm, Ik =4cm,

Hitunglah besar gaya kuasa? Soal 2. Dari gambar di samping ini apabila pengungkit

setimbang maka besar gaya kuasa F adalah .... a. 8 N b. 25 N c. 40 N d. 50 N

Kegiatan 1 : Tujuan : memahami prinsip kerja pengungkit!

Alat dan bahan - Penggaris kayu 0,5 m dilengkapi paku sekrup berlubang, jarak antara paku satu dengan yang lain 5 cm

(lihat gambar) - Beban penggantung 3 buah - Statif dan klem 1 pasang - Benang Secukupnya - Neraca pegas 1 buah Kegiatan 1. Susunlah alat- alat seperti dibawah ini!

Usahakan penggaris dalam keadaan setimbang. Ambil dua beban W dan F masing- masing 200 gr. Timbanglah beratnya dengan neraca pegas !

a. Berat beban W =.. N


b. Berat beban F =.. N 2. Gantungkan pada penggaris, W, dengan jarak L1 = 0,05m dan F dengan jarak L2 = 0,05 m dari titik P. Bagaimana keadaan penggaris?.............................................................................1 ) 3 Bila W tetap di tempat semula dan F dipindahkan pada jarak L2= 0,10m dari titik P,

berapakah W agar penggaris tetap setimbang ?..................................................2 ) 4. Ulangi kegiatan ke tiga dengan mengubah L 2 = 0,15m dan 0,20 m. Masukkan hasil kegiatan 2 ,3,4 ke dalam table dan selesaikan table tersebut!

No W

( N ) L1

( M ) W x L1 ( Nm )

F ( N )

L2 ( m )

F x L2 (Nm)

W / F

1 2 3 4

0,05 0,05 0,05 0,05

0,05 0,10 0,15 0,20

5..Dari table diatas bagaimana besarnya antara W x L1 dengan F x L ?.................3) 6. Bila Wadalah berat beban dan L1, disebut lenga beban , F adalah kuasa dan L2 disebut lengan kuasa, maka nyatakan kesimpulanmu itu dengan kalimat singkat !..... .......... .......... .......... 7. Bila L2 lebih besar dari pada L1, kita memperoleh kuasa F lebih.Dari W 4) ini berarti kita dapat mengangkat suatu beban dengan kuasa lebih kecil dari beban itu sendiri yang tentulah merupakan suatu keuntungan. Informasi :

Keuntungan mekanis merupakan perbandingan berat beban dengan kuasa 8. Jika keuntungan mekanis M, berat beban W, dan kuasa F , tulislah rumusnya ! .......... .......... 9. Jika lengan beban Lb dan lengan kujasa Lk ,tulislah rumus keuntungan mekanisnya ..........


.......... Kesimpulan : 1. Tulislah rumus hubungan yang berlaku pada pengungkit, jika W = berat beban F = kuasa, Lk = lengan kuasa dan Lb = lengan beban.! ... 2. Keuntungan mekanis dirumuskan : .. Diskusi : 1. Sebuah tuas panjangnya 3m ditumpu pada jarak 1m dari salah satu ujungnya. Sebuah beban yang beratnya 200 N diletakkan pada ujung lengan yang pendek. Hitunglan besar gaya yang harus dikerjakan pada ujung untuk menaikkan beban itu 5 cm ? 2. Hitunglah keuntungan mekanik pada pengungkit jika besar berat beban 400 N dan kuasa 100 N ! b. Katrol

1) Katrol tetap

Contoh katrol tetap adalah katrol yang dipakai untuk menimba air dari sumur.

Gaya yang dikeluarkan untuk menarik beban pada katrol tetap sama dengan berat beban. Sehingga keuntungan mekanik katrol tetap adalah 1.

Soal : Sebuah beban ditarik ke atas dengan katrol tetap. Apabila gesekan diabaikan, gaya minimun yang diperlukan untuk mengangkat beban 60 N adalah .... a. 15N b. 30 N c. 60 N d. 120 N

Karena lengan beban sama dengan lengan kuasa ,yaitu sama dengan jari-jari katrol maka pada katrol tetap berlaku:

Km = F

W=

lb

lk =1


2) Katror Bergerak

Keuntungan yang diperoleh jika kita menggunakan katrol bergerak ialah bahwa masing-masing kuasa hanya memikul separo berat beban, jadi keuntungan mekaniknya adalah 2 Bila berat beban di atas adalah 250 N, berapa gaya yang dibutuhkan untuk

mengangkat beban tsb? Contoh penggunaan katrol bergerak : 1. Alat-alat pengangkat tanah 2. Alat-alat pengangkat peti kemas

3) Katrol Berganda

Di samping ini adalah contoh katrol berganda. Apabila beban ditarik tali dengan kuasa F maka System katrol memberikan gaya ke atas sebesar F + F + F + F = 4F . Gaya angkat sebesar F mampu menarik katrol ke atas. Sedangkan beban dengan berat W menarik katrol ke bawah. Saat terjadi keseimbangan berlaku

W = 4F atau F = 4

1W

Sehingga Keuntungan mekanisnya Km = F

W = 4

c. Bidang Miring . Perhatikan gambar berikut :

Pada bidang Miring berlaku :

W

F =

s

h

Keuntungan mekanis : Keterangan:

F = ............ h = ............. W=........... s =.........:... Latihan.

Pada katrol bergerak ini,berlaku:

Km = F

W=

lb

lk = 2

Km = h

s


Soal 1. Untuk menaikkan beban 200 N digunakan bidang miring 1 meter. Apabila ketinggian tempat adalah 40 cm, berapa gaya yang dibutuhkan ?

Soal 2. Sebuah bidang miring. licin panjangnya 3,2 m untuk menaikkan benda 900 N pada ketinggian 80 cm. Gaya dorong minimum adalah a. 450 N b. 300 N c. 250 N d. 225 N

Daya (P) Dua mobil dengan massa yang sama mendaki bukit dengan ketinggian yang

sama. Dengan energi yang sama, mobil yang satu lebih cepat tiba di atas dari pada yang lain. Mobil yang lebih dulu tiba di atas dikatakan mempunyai daya yang lebih besar dari pada mobil yang tiba kemudian.

Daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan tiap satuan wakfu.

Daya dirumuskan dengan persamaan :

Keterangan : W = usaha ( .............. ) t = waktu (.............. ) P = daya ( ........... atau..... ) Satuan daya adalah Watt. Satuan daya yang lain adalah daya kuda (Hp) 1 Hp = 746 watt

Latihan. Soal 1. Sebuah mesin dapat melakukan usaha 60.000 Joule dalam waktu 1 menit.

Hitunglah dayanya ! Soal 2. Daya sebuah alat adalah 80 watt. Apabila atat tersebut dipakai 5 menit.

Berapakah usahanya ? Soal 3. Rumus daya adalah ....

a. P=W X t b. P = t / W c. P= W / t d. P = W + t

UJI KOMPETENSI

A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat! 1. Benda yang diam tidak memiliki......

A. energi kinetik C. energi mekanik B. energi potensial D. energi kalor

2. Energi yang digunakan menyalakan lampu clan televisi adalah...... A. energi potensial C. energi kalor B. energi kimia D. energi listrik

3. Buah mangga yang sedang bergerak jatuh dari dahannya, makin lama makin mendekat tanah. Dalam peristiwa tersebut...... A. energi kinetik berkurang, energi potensialnya berkurang B. energi kinetik bertambah, energi potensialnya bertambah C. energi kinetik tetap, energi potensialnya berkurang D. energi kinetiknya bertambah, energi potensialnya berkurang

4. Bunyi yang disebabkan uang logam yang jatuh menunjukkan kosnep perubahan energi...... A. kinetik-potensial-bunyi


B. potensial-kinetik-bunyi C. bunyi-panas-kinetik D. potensial-bunyi-kinetik

5. Energi kinetik sebuah benda 25 joule. Jika masa benda itu 2 kg, maka kecepatan adalah ......

A. 25 m/s B. 5 m/s C. 2,5 m/s D. 1 m/s

6. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam. Jika massa mobil tersebut 2 ton, maka energi kinetiknya...... A. 200.000 joule B. 400.000 joule C. 720.000 joule D. 800.000 joule

7. Energi potensial sebuah benda yang beratnya 10 newton dan berada pada ketinggian 10 meter di atas permukaan bumi adalah...... A. 1.000 joule B. 100 joule C. 50 joule D. 10 joule

8. Usaha dalam fisika didefinisikan sebagai...... A. gaya yang bekerja tiap satuan waktu B. gaya yang bekerja tiap satuan luas C. gaya kali lintasan D. gaya kali jarak perpindahan

9. Usaha ekuivalen dengan ...... A. perubahan kedudukan C. perubahan daya B. perubahan energi D. daya per satuan waktu

10. Alat pencabut paku bekerjanya berdasarkan prinsip...... A. Tuas B. Katrol C. bidang miring D. katrol bergerak

11. Energi sebesar 180 joule dapat meiakukan perpindahan sejauh 5 m terhadap sebuah benda. Gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah...... A. 36 newton C. 900 newton B. 180 newton D. 1.800 newton

12. Gaya F1 = 100 N ke arah kanan bekerja pada sebuah benda. Pada saat yang bersamaan ada gaya lain F2 = 50 N ke arah kiri yang juga bekerja pada benda tersebut. Kedua gaya tersebut ternyata membuat benda bergerak ke kanan dan berhenti setelah menempuh jarak 10 m. Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya tersebut adalah....... A. 500 joule C. 1.500 joule B. 100 joule D. 2.000 joule

13. Sekrup yang sudah berkarat akan lebih mudah dibuka jika menggunakan kunci pas yang lengannya....... A. Pendek C. tebal B. Panjang D. kecil

Jawablah dengan singkat dan benar!

1. Apa kegunaan dari pesawat? Jelaskan dengan menggunakan salah satu contoh pesawat sederhana!

2. Apa yang dimaksud dengan keuntungan mekanis? Tuliskan hubungan antara keuntungan mekanis dengan panjang lengan kuasa clan lengan beban pada sistem tuas!


3. Sebuah mangga jatuh dari dahannya. Jika masa mangga 0,8 kg, percepatan grafitasi bumi di tempat itu 10 m/s2, dan tinggi dahan tempat mangga sebelum jatuh 10 meter, tentukanlah: a. Unergi potensial mangga

- ketika masih di dahannya! - ketika sudah sampai di tanah! -

b. Usaha yang dilakukan oleh gaya grafitasi bumi untuk memindahkan buah mangga tersebut dari dahannya hingga mencapai tanah!

4. Setrika listrik berdaya 250 watt bekerja selama 60 menit. Hitunglah besarnya perubahan energi listrik yang menjadi energi kalor!

5. Ada dua mesin, masing-masing mesin A clan mesin B. Mesin A melakukan usaha sebesar 4,800 joule dalam waktu 2 menit, sedangkan mesin B melakukan usaha sebesar 7.200 joule dalam waktu 4 menit. Tentukanlah: b. daya yang dimiliki mesin A! c. daya yang dimiliki B! d. mesin mana yang dayanya lebih besar?

6. Jelaskan yang dimaksud dengan: a. energi surya! c. energi geotermal! b. energi biogas! d. energi minyak bumi!

7. Tunjukkan salah satu contoh perubahan energi berikut ini! a. Energi kinetik menjadi energi listrik b. Energi gas menjadi energi kalor c. Energi listrik menjadi energi kalor d. Energi kimia menjadi energi tistrik menjadi energi bunyi

8. Sebuah benda bermassa 2 kg melakukan gerak lurus beraturan. Dalam waktu 5 detik menempuh jarak 25 meter. Hitunglah: a. kecepatan gerak benda tersebut! b. energi kinetik benda tersebut!

9. Seorang altet terbang layang sedang melayang dengan gantole pada ketinggian 50 meter. Kecepatan gantole 10 mls dan massa atlet dengan gantolenya 70 kg. Jika percepatan gravitasi di daerah tersebut 9,8 mls2, tentukan: a. energi potensial yang dimiliki atlet beserta gantolenya! b. energi kinetiknya! c. energi mekaniknya!

10. Beban dengan berat 300N ditarik ke atas menggunakan katrol bergerak yang mempunyai jari-jari 20 cm . hitunglah :

a. besar gaya yang diperlukan b. Keuntungan mekanik


A. Pengertian Tekanan Seekor ayam dan seekor itik yang beratnya sama berjalan di atas lumpur. Terlihat

bahwa jejak kaki ayam menancap lebih dalam dibandingkan jejak kaki itik. Mengapa ?

Gejala ini berkaitan dengan tekanan. Meskipun ayam dan itik memberikan gaya yang sama, tetapi tekanan kaki ayam lebih dalam dari pada kaki itik.

Apa yang dimaksud tekanan? Bagaimana tekanan daalam zat cair. Bagaimana tekanan udara? Berikut kita pelajari berbagai hal tentang tekanan.

Tekanan adalah gaya yang bekerja pada satu satuan luas bidang tekan. Secara matematis, tekanan dirumuskan:

Latihan Soal 1. Sebuah benda ga~a beratnya 600 Newton diletakkan di atas lantai. Luas bidang yang menyentuh lantai adalah 25 m . Hitunglah tekanan pada lantai ! Soal 2. Berapa gaya yang bekerja pada bidang 2 m2 bila tekanan yang dihasilkan adalah 12 Pa ?

B. Tekanan dalam zat cair Tekanan didalam zat cair disebut dengan tekanan hidrostatika.

Hukum Utama Hidrostatik : Titik yang berada pada kedalaman yang sama mempunyai tekanan hidrostatik

yang sama. Besarnya tekanan Hidrostatik dirumuskan :

Keterangan : PH = Tekanan hidrostatik ..N/m

2

p = Massa jenis zat cair kg/m3

g = percepatan gravitasi m/s2 h = kedalaman .m

Standar Kompetensi : 5. Memahami peranan jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan Penga- ruhnya pada suatu benda yang dikenai gaya

Kompetensi Dasar : 5.5. Menyelidiki tekanan pada benda padat, cair, dan gas serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

P = A

F

Keterangan : F = gaya ( ............. ) A = luas bidang ( ..................) P = tekanan ( N/m2= Pascal )


Alat Hartl adalah alat untuk mengetahui besar tekanan di dalam zat cair. Dengan memasukkan corong dalam zat cair, akibat tekanan, permukaan raksa dalam pipa U akan naik. Besarnya kenaikan raksa menunjukkan tekanan.

Kegiatan 1 : Tujuan : menyelidiki pengaruh kedalaman terhadap besar tekanan

hidrostatika . Bahan :

1. Ember berisi air, botol aqua kosong 2. Rasakan pada tangan anda 3. Masukkan tangan anda lebih dalam, apa yang anda rasakan 4. Tekan tangan anda sampai kedasar , apa yang terjadi 5. Masukkan kedalam data pengamatan 6. Lanjutkan diskusi dengan kelompok

Analisa : Apa yang terjadi pada tangan kamu ?

Jadi pengaruh kedalaman terhadap tekanan adalah. Latihan Soal 1. Hitunglah tekanan dalam air sedalam 5 m. Diketahui massa jenis air = 1000

kg/m3 Percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2

Soal 2. Pada gambar di samping ini tekanan yang paling besar adalah pada ... a. A b. B c. C d. D

C. Hukum Pascal Blaise Pascal, menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada zat cair dalam ruang

tertutup, tekanannya akan diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah sama besar. Hal ini dikenal dengan hukum Pascal. Dengan berdasarkan hukum Pascal ini kita dapat menggunakan gaya yang kecil untuk memperoleh gaya yang besar.

HukumPascal dapat dirumuskan sebagai berikut:

Alat-alat yang menggunakan prinsip kerja berdasarkan hukum pascal antara lain: dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, kempa hidrolik, dan rem hidrolik

1

1

A

F =

2

2

A

F

Keterangan: F1 : Gaya pada penampang 1..newton F2 : Gaya pada penampang 2..newton A1 : Luas penampang 1 .. m A2 : Luas penampang 2 ...m

Tekanan hidrostatika di semua titik yang kedalamannya sama adalah sama . Ketinggian permukaan zat cair pada bejana berhubungan tidak dipengaruhi oleh bentuk bejana.


Latihan Soal 1. Diketahui A 1 = 20 cm

2 dan A2 =80 cm2 Bila F1= 400 N, berapakah besarnya F2

? Soal 2. Apabila A, = 5 cm2, A2 = 200 cm

2, sedangkan berat mobil yang diangkat adalah 25000 N; berapakah gaya yang harus diberikan pada penghisap?

D. Bejana Berhubungan

Bejana berhubungan adalah dua atau lebih wadah dengan bagian atas yang terbuka dan berhubungan satu dengan yang lainnya.

Perhatikan gambar permukaan air pada gambar berikut :

Hukum bejana berhubungan : Bila bejana-bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama, dalam keadaan seimbang, permukaannya mendatar.

Bagaimana permukaan zat cair pada pipa U bila diisi dengan zat cair yang tidak sejenis ? Apakah permukaannya sama ?

E. Hukum Archimedes

Sebuah benda dimasukkan dalam zat cair. Bagaimana berat benda tersebut ? Benda tersebut akan terasa lebih ringan karena mendapat gaya ke atas. Buny i hukum Arch i medes : Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam zat cair, mengalami gaya ke atas seberat zat cair yang dipindahkan. Jadi, besarnya gaya Archimedes yang dialami benda sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan. Secara matematis , gaya Archimedes dirumuskan:

Soal : Massa jenis sebuah benda 1500 kg/m3, massa jenis air 1000 kg/m3. Volume benda 8 X 10-3 m3. Percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Jika seluruh benda tercelup dalam air, gaya ke atas yang dialami benda adalah.... a. 50 N b. 60 N c. 70 N d. 80 N

Pada bejana berhubungan berlaku: 1 . g . h1 = 2 . g . h2 karena g besarnya sama, maka: 1 . h1 = 2 . h2 Keterangan : 1 ; 2 : massa jenis kedua zat cair h1; h2 : kedalaman titik acuan Bejana berhubungan ini dapatdigunakan untuk menentukan massa jenis zat cair.

= massa jenis zat cair ( kg /m3) g = percepatan gravitasi bumi ( m/s2 )

V = Volume benda yang tercelup dalam zat cair ( m3)


Mengapung, melayang, dan tenggelam 1. Mengapung

2. Melayang

3. Tenggelam

Kegiatan 2 : Membuat telor melayang, mengapung dan tenggelam Tujuan : Memahami konsep tenggelam, melayang dan terapung. Alat dan bahan :

1. Air 2. Garam 3. Sendok 4. Gelas 5. Telor

Lembar kerja : 1. Tuangi 3/4 gelas denga air 2. Masukkan telor kedalam gelas 3. Apa yang terjadi 4. Berilah satu sendok garam , dan aduklah perlahan. 5. Tahbahlah satu sendok garam dan aduk lagi, sampai telur melayang 6. Amatilah apa yang terjadi 7. Tahbahlah satu sendok garam dan aduk lagi, sampai telur mengapung. 8. Amati apa yang terjadi

Analisa : 1. Berapa sendok ditambahkan telor jadi melayang ?

.. 2. Berapa sendok ditambahkan telor jadi mengapung ?

3. Apa kesimpulan anda dengan menambahkan garam ke dalam air ?

Terjadi bila sebagian benda berada di atas permukaan air. gaya ke atas = berat benda. Jadi berat jenis benda lebih kecil dari berat jenis zat cair

Benda melayang apabila berat jenis benda sama dengan beral jenis zat cair.

Benda tenggelam apabila gaya ke atas pada benda lebih kecil dari pada berat benda. Ini terjadi apabila berat jenis benda lebih besar dari pada berat jenis zat cair.


Diskusikan! Soal : Kedudukan kapal laut yang mengapung di permukaan air laut menyatakan ....

a. berat kapal sama dengan gaya tekan ke atas b. berat kapal lebih kecil dari pada gaya tekan ke atas c. berat jenis kapal lebih kecil dari pada berat jenis air d. berat jenis kapal lebih besar dari pada berat jenis air (NAS'92),

F. Tekanan Udara

Sebuah gelas yang diisi air sampai penuh, kemudian ditutup rapat dengan selembar karton yang agak tebal. Karton tersebut kemudian ditekan dengan tangan dan selanjutnya gelas dibalik. Dengan hati-hati tangan yang menekan karton dilepas. Bagaimana air di dalam gelas ? Tumpah apa tidak ? Air di dalam gelas tidak tumpah karena adanya ...........................................................................

Udara mengadakan tekanan karena berat lapisan-lapisan udara di angkasa. Makin tinggi dari permukaan bumi, makin ....... tekanannya karena udaranya makin tipis.

Besarnya tekanan udara dapat dinyatakan dengan percobaan Torricelli. Sebuah pipa yang salah satu ujungnya tertutup panjangnya 1 meter. Tabung diisi penuh dengan air raksa lalu ditutup rapat-rapat dengan jari, kemudian dimasukkan terbalik dalam bejana yang terisi air raksa. Setelah jari dilepaskan, permukaan raksa dalam tabung turun sehingga ketinggiannya 76 cm lebih tinggi dari permukaan raksa dalam bejana. Dapat dihitung bahwa, besarnya tekanan udara adalah 76 cmHg.

Tekanan udara , selain dinyatakan dalam satuan cmHg atau atmosfer dapat juga dinyatakan dalam satuan SI yaitu N.m -2, atau Pascal (Pa) . Hubungan antar satuan tersebut adalah

76 cmHg = 105 Pa = 1 atm = 1 Bar 1. Alat ukur tekanan udara

Alat untuk mengukur tekanan udara dinamakan barometer. Ada 2 macam barometer : a. Barometer raksa, prihsipnya sama dengan percobaan Terricelli. b. Barometer aneroid, bukan zat cair.

2. Tekanan pada ketinggian tertentu. Semakin tinggi suatu tempat tekanannya makin kecil . Setiap kenaikan 100 m tekanannya turun 1 cm Hg. Berdasarkan sikap barometer inilah tinggi suatu tempat dapat diketahui. Untuk menghitung tekanan udara di suatu tempat digunakan rumus :

Pud = 76 cmHg - 100

h

Keterangan : Pud = tekanan udara di suatu tempat h = ketinggian tempat

Latihan


Soal 1. Hitunglah tekanan udara di suatu lereng pegunungan yang tingginya 400 m ! Soal 2. Tekanan udara di suatu tempat adalah 73 cmHg. Berapa ketinggian

tempat tersebut ?

G. Tekanan Gas Dalam RuangTertutup Perhatikan balon yang telah ditiup. Mengapa balon dapat menggembung ?

Kemanakah arah tekanan udara yang ada dalam balon ? Gas yang berada dalam ruang yang tertutup mengadakan tekanan pada dindingnya.

Alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup dinamakan manometer.

H. Hukum Boyle Bagaimana tekanan suatu gas dalam ruang yang tertutup bila dipindahkan ke

tempat yang volumenya lebih kecil atau yang lebih besar ? Dalam hal ini dapat ditinjau dengan hokum Boyle. Bunyi hukum Boyle :

Hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup selalu tetap, asalkan suhu gas itu tidak berubah. Secara matematis ,hokum Boyle dinyatakan :

Keterangan P1 = tekanan semula, P2 = tekanan akhir V1 = volume semula, V2 = volume akhir

Latihan. Soal 1. Pada volume 40 cm3 tekanan gas 4 atm. Berapa tekanannya pada volume 20 cm3 ? Soal 2. Volume gas dalam suatu ruang tertutup 2 cm3 mempunyai tekanan 1 atm. Jika tekanan

diperbesar menjadi 4 kali, maka volumenya menjadi .... a. 0,5 cm3 b. 1,0 cm3 c. 2,0 cm3 d. 4,0 cm3 (NAS'94)

UJI KOMPETENSI A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat!

1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika diberikan gaya yang sama pada masing-masing balok, maka yang mempunyai tekanan terbesar terhadap bidang tekan adalah balak nomor.... ... A. I B. 11 C. III D. IV

2. Sebuah gaya sebesar 500 N menghasilkan tekanan sebesar 25 Pa. Was tempat gaya tersebut bekerja sebesar........ A. 200 m2 B. 20 m2 C. 2 m2 D. 0,2 m2

3. Perhatikan gambar berikut ini!

P1 x V1 = P2 x V2

Tekanan zat cair yang terbesar dalam wadah tersebut berada..... A. di titik A B. di titik B C. di titik C D. di titik D


4. Untuk gambar soal nomor 10 di atas, jika kedalaman titik D = 50 cm dan massa jenis zat cair 1 gram /cm3, dengan g = 10 m/s2, maka besarnya tekanan di titik D adalah...... A. 500 newtonl/m2 C. 5.000 newton/m2 B. 100 newton/m2 D. 50.000 newtan/mz

5. Suatu kempa hidrolik empunyai luas penampang masing-masing A1= 0,04 m2

dan A2 = 8 m2. Jika pada penampang A1 bekerja gaya F1= 50 N, maka diperoleh

gaya pada penampang A 2 sebesar ... A. 0,25 newton C. 50 newton B. 25 newton D. 10.000 newton

6. Berikut ini merupakan alat-alat yang bekerjanya berdasarkan prinsip hukum Pascal, kecuali.... A. hidrometer C. dongkrak hodrolik B. pompa hidrolik D. rem hodrolik

7. Perhatikan gambar berikut ini!

8. Balon gas karbit dapat terbang melayang ke udara. Hal itu disebabkan......

A. adanya tiupan angin B. ujung bawahnya diikat dengan benang C. gas karbit di dalam balon massa jenisnya besar D. massa jenis gas karbit di dalam balon < massa jenis udara luar

9. Pada percobaan Torricelli di ketinggian 700 meter dari permukaan air laut. Maka tinggi maksimum raksa pada pipa Torricelli itu adalah..... A. 100 cm C. 76 cm B. 83 cm D. 69 cm

10. Sebuah ruangan tertutup yang volumenya 600 cm2 berisi gas dengan tekanan 2 atm. Kemudian ruangan itu diperkecil menjadi 200 cmz . Bila suhu tetap, maka tekanan gas itu menjadi........ A. 12 atm B. 6 atm C. 1 atm D. 3 atm

B. Jawablah dengan singkat dan benar! 1. Berikan beberapa contoh gaya yang kamu temukan dalam kehidupan sehari-hari

dan pengaruhnya terhadap benda-benda (sesuatu) yang dikenainya! 2. Sebuah paku lebih mudah menembus papan bila dibandingkan dengan besi yang

ujungnya tumpul (tidak lancip). Mengapa demikian ? Jelaskan!

Jika torak T ditekan, maka..... A. kekuatan pancaran air paling kuat di titik C B. kekuatan pancaran air paling lemah di titik C C. kekuatan pancaran air paling lemah di titik A D. air akan memancar melalui titik A, B, clan C dengan kekuatan yang sama


3. Sebuah benda berbentuk kubus dengan sisi = 10 cm, terbuat dari bahan yang masa jenisnya 10 gram/cm3. Benda tersebut diletakkan di atas lantai. Jika percepatan grafitasi di tempat iitu g = 10 m/s2, tentukanlah tekanannya!

4. Sebuah benda volumenya 10 m3 dicelupkan ke dalam air dalam suatu wadah. Ternyata benda tersebut tenggelam 3/5 bagiannya. Jika masa jenis zat cair 1 gram/cm3, dan percepatan graftasi bumi di tempat itu sebesar 10 m/s2, tentukanlah: a. Besarnya gaya Archimedes yang bekerja pada benda tersebut! b. Massa jenis benda tersebut! c. Berat benda di udara!

5. Sebuah kapal selam bisa berada di permukaan air laut (terapung) dan bisa pula berada di dalam air laut (melayang). Bagaimana hal itu dapat terjadi? Jelaskan dan sebutkan pula dasar teori (hukum) yang melandasinya!


A. GETARAN 1. Pengertian getaran

Perhatikan gambar disamping. Bandul mula-mula berada di A. Kemudian bandul ditarik sampai B dan dilepaskan maka bandul bergerak dari B ke A ke C ke A ke B dst secara teratur. Kedudukan di A disebut kedudukan setimbang. Dari sini dapat kita definisikan bahwa getaran adalah gerak bolak-balik secara teratur disekitar titik keseimbangan. Bandul dapat melakukan getaran seperti ini karena bandul mempunyai gaya pemulih, yaitu gaya yang menarik atau mendorong bandul untuk selalu kembali ke titik setimbangnya.

Satu getaran sempurna gerak lengkap dari satu tempat kembali ke tempat itu lagi dan telah melakukan gerakan 1 simpangan ke kanan dan 1 simpangan ke kiri. Contoh gerak A-B-A-C-A, atau B-A-C-A-B. Contoh getaran dalam kehidupan sehari-hari adalah gerak bolak-balik senar gitar saat dipetik. Sebutkan 3 contoh getaran lain dalam kehidupan sehari-hari ! . . . . .

2. Amplitudo getaran

Perhatikan gambar disamping. Dari gambar disamping yang merupakan titik keseimbangan adalah titik C. Simpangan adalah jarak antara benda dengan titik seimbangnya. Jadi contoh simpangan adalah A-C, B-C, . . . dan . . .. Amplitudo adalah jarak terjauh benda dari titik seimbangnya. Contoh A-C dan . . . . . . . Amplitudo disebut juga dengan simpangan terjauh. Jika jarak C-E adalah 6 cm maka amplitude pada gambar disamping adalah 6 cm. Amplitudo diberi lambing A, sehingga ditulis A = 6 cm.

3. Periode getaran Jika bandul pada gambar pembahasan amplitude getaran melakukan gerakan C-B-A-B-C-D-E-D-C, maka bandul telah melakukan 1 getaran. Waktu yang diperlukan untuk melakukan 1 getaran disebut dengan periode. Periode diberi lambang T dan dinyatakan dengan satuan sekon (s). Besarnya periode

Standar Kompetensi : 6. Memahami konsep dan penerapan getaran, gelombang dan optika dalam produk tekhnologi sehari-hari

Kompetensi Dasar : 6.1 Mendeskripsikan konsep getaran dan gelombang serta parameter- Parameternya


dipengaruhi panjang tali dan tidak dipengaruhi oleh massa beban dan amplitude. Jika waktu yang diperlukan melakukan 1 getaran adalah 3 sekon maka ditulis T = 3 sekon. Apa artinya sebuah getaran mempunyai periode 0,6 s ? ... . Secara matematis besarnya periode dirumuskan sebagai Dimana: t = waktu (s) n = banyak getaran T = periode (s)

4. Frekuensi getaran Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam waktu 1 sekon. Frekuensi mempunyai lambing f dan dinyatakan dengan satuan hertz atau Hz. Jadi jika kita melakukan percobaan, dan selama 1 sekon suatu getaran mampu melakukan 10 getaran maka frekuensi getaran itu adalah 10 Hz dan dituliskan sebagai f = 10 Hz. Secara matematis besarnya frekuensi dirumuskan sebagai Dimana: t = waktu (s) n = banyak getaran f = frekuensi (Hz) Hubungan antara frekuensi dan periode adalah f = 1/T atau T = 1/f

5. Resonansi Apabila sebuah benda bergeta maka getaran itu akan mempengaruhi benda lain yang memiliki frekuensi alamiah yang sama dengan frekuensi getaran benda tersebut. Benda yang dipengaruhi itu akan bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi benda yang mempengaruhinya. Peristiwa seperti di atas disebut dengan resonansi, yaitu turut bergetarnya sebuah benda akibat getaran benda yang lain. Resonansi menyebabkan benda bergetar dengan amplitude semakin besar. Peristiwa resonansi berperan penting dalam kehidupan. Kita dapat mendengar bunyi karena telinga kita beresonansi dengan bunyi tersebut.

Kegiatan 1 Tujuan : menghitung besarnya periode dan frekuensi suatu getaran.

Alat dan bahan : 1. Benang 2. statif 3. beban 4. stopwatch Langkah-langkah: 1. Susunlah alat dan bahan seperti gambar

disamping.

f = t

n

T = n

t


2. Simpangkan beban dari kedudukan setimbang lalu lepaskan.

3. Ukurlah waktu untuk melakukan beberapa getaran lengkap dengan stopwatch. Masukkan hasilnya ke dalam table di bawah ini.

UJI KOMPETENSI 1. Apakah yang dimaksud dengan frekuensi ? 2. Apakah yang dimaksud dengan periode ? 3. Bagaimana hubungan antara frekuensi dengan periode ? 4. Apakah yang dimaksud dengan amplitude ? 5. Sebutkan 3 contoh peristiwa resonansi dalam kehidupan ! B. GELOMBANG

1. Pengertian gelombang Getaran adlah gelombang yang merambat. Perambatan gelombang dapat terjadi melalui medium (zat perantara) dan tanpa melalui medium. Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium dalam perambatannya. Contoh gelombang air laut, gelombangbunyi dan gelombang pada tali ataupun slinki. Sedangkan gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya disebut gelombang elektromagnetik. Contoh gelombang cahaya, gelombang radio dan gelombang sinar-X. Oleh karena getaran mempunyai energi, maka gelombang juga merupakan rambatan energi. Pada rambatan gelombang yang merambat adalah energinya sedangkan mediumnya tidak ikut merambat. Jadi jika kita menggetarkan seutas tali maka yang merambat adalah energi pada tali sedangkan talinya sendiri tidak ikut merambat.

2. Gelombang transversal dan gelo

lks fisika smp kls 8 th 10-11

Documents