makalah fisika gerak dan gaya..docx

7/16/2019 ..Makalah Fisika Gerak dan Gaya..docx

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fisika-gerak-dan-gayadocx 1/26

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Fisika merupakan bagian ilmu pengetahuan yang didasarkan pada hasil

pengamatan atau observasi. Berdasarkan pandangan tersebut, kebenaran dalam

fisika dengan sendirinya bersifat relatif dan progresif sesuai dengan kemampuan

dan teknik pengamatan atau pengukuran yang berkembang.

Gerak dan gaya termasuk bidang yang dipelajari dalam mekanika, yang

merupakan cabang dari Fisika. Mekanika sendiri dibagi menjadi tiga cabang ilmu,

yaitu kinematika, dinamika, dan statika. Kinematika adalah ilmu yang

mempelajari gerak tanpa memperdulikan penyebab timbulnya gerak. Dinamika

adalah ilmu yang mempelajari akibat gerak yaitu gaya. Sedangkan statika adalah

ilmu yang mempelajari tentang keseimbangan statis benda.

Suatu benda dikatakan bergerak jika benda tersebut berubah

kedudukannya setiap saat terhadap titik acuannya (titik asal). Sebuah benda

dikatakan bergerak lurus atau melengkung. Jika lintasan berubahnya

kedudukannya dari titik asalnya berbentuk garis lurus atau melengkung. Sebagai

contoh: gerak jatuh bebas, gerak mobil di jalan yang lurus, gerak peluru yang

ditembakkan dengan sudut tembak tertentu (gerak parabola) dan sebagainya. Jadi,

lintasan adalah tempat kedudukan titik-titik yang dilalui oleh suatu benda yang

bergerak. Jarak adalah merupakan panjang lintasan yang ditempuh oleh materi

atau benda sepanjang gerakannya. Sedangkan perpindahan yaitu perubahan posisi

suatu benda dari posisi awal (acuan) ke posisi akhirnya (tujuannya). Perpindahan

dapat bernilai positif ataupun negative bergantung pada arah gerakannya.

Perpindahan positif jika arah geraknnya ke kanan, negative jika arah geraknya ke

kiri.



2

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut:

1) Agar dapat menganalisa besaran-besarn fisika pada gerak lurus beraturan

(GLB).

2) Agar mampu memprediksi besaran-besarn fisika pada gerak melingkar

beraturan dan gerak melingkar berubah beraturan.

3) Agar dapat menjelaskan Hukum Newton sebagai konsep dasar dalam gerak

dan gaya.



3

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Ciri-ciri:

Kecepatan tetap (v konstan)

Tidak memiliki percepatan (a = 0)

Keterangan:

v = kecepatan (m/s)

s = jarak tempuh (m)

t = waktu (detik)

Bila terdapat dua benda:

a. Saling mendekati

b. Saling menjauhi dan mengejar

v > 0

s

t

s0

v < 0

s

t

V1= (+) V2= (-)

s

V1= (+) V2= (+)

s



4

2.2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Ciri-ciri:

Kecepatan berubah (v berubah)

Percepatan tetap (a konstan)

Keterangan:

s = jarak tempuh (m)

t = waktu yang diperlukan (dt)

v0 = kecepatan awal (m/dt)

vt = kecepatan akhir (m/dt)

a = percepatan (m/dt2)

jika:a > 0 benda dipercepat

a < 0 benda diperlambat

v

t

a > 0

a < 0

a

t

s

t

a > 0

a < 0



5

2.3. Gerak Jatuh Bebas (GJB)

Ciri-ciri:

Tidak mempunyai kecepatan awal (v0 = 0)

Arah percepatan gravitasi ke bawah dan bertanda positif (a = g)

Keterangan:

h = tinggi benda pada saat dijatuhkan (m)

t = waktu (s)

v0 = kecepatan awal (m/s)

vt = kecepatan akhir (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

= 9,8 m/s2 atau

= 10 m/s2

2.4. Gerak Vertikal ke Bawah (GVB)

Ciri-ciri:

Mempunyai kecepatan awal (v0 ≠ 0)

Arah percepatan gravitasi ke bawah dan bertanda positif (a = g)

V0=0

Vt

h

Rumus gerak jatuh bebas:

V0

h0 h

h’

Rumus:



6

Keterangan:


vt = kecepatan benda kemudian (m/s)

h0 = tinggi benda mula-mula (m)

t = waktu (s)

g = kecepatan gravitasi (m/s2)

2.5. Gerak Vertikal ke Atas (GVA)

Ciri-ciri:

Mempunyai kecepatan awal (v0 ≠ 0)

Arah percepatan gravitasi ke atas dan bertanda negative (a = -g)

Pada titik tertinggi, kecepatan benda = 0 (vt = 0)

Vt

V0

A B

Rumus:

h = 0

h = (-) h = (-)



7

2.6. Dinamika Gerak

1) Hukum-Hukum Newton

a. Hukum Newton I

Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka

benda itu akan diam atau bergerak lurus beraturan.

∑F = 0

b. Hukum Newton II

Percepatan yang dialami sebuah benda sebanding dengan jumlah gaya

yang bekerja pada benda itu dan berbanding terbalik dengan massanya.

Rumus:

Arah percepatan a sama dengan arah resultan gaya ∑F.

c. Hukum Newton III

Bila gaya yang diberikan pada suatu benda (aksi) maka benda yang

dikenai gaya tersebut akan memberikan reaksi yang besarnya sama

dengan gaya aksi tetapi arahnya berlawanan.

Rumus:

benda diam (v = 0)

benda GLB (v tetap)



8

2) Gaya Normal

Gaya normal adalah gaya tekan yang dilakukan dinding atau lantai pada

sebuah benda.

a. Lantai datar

b. Bidang miring

3) Gaya Gesekan (f)

Gaya gesek adalah gaya yang terjadi antara dua permukaan yang

bersinggungan dan arahnya berlawanan dengan kecenderungan arah gerak

benda.

N

w

w cos α

w sin α



9

Ada dua macam gesekan, yaitu:

a) Gaya gesek statis (f s) adalah gaya gesek untuk benda diam dan benda

tepat akan bergerak.

Rumus:

b) Gaya gesek kinetic (f k ) adalah gaya gesek untuk benda yang bergerak.

Rumus:

Keterangan:

μs = koefisien gesek statis

μk = koefisien gesek kinetik

N = gaya normal (N)

f s = gaya gesekan statis (N)

f k = gaya gesekan kinetik (N)

4) Katrol

Rumus:

TT

A B

WA WB



10

Keterangan:

a = percepatan (m/s2)

t = tegangan tali (N)

WA = berat benda A (N)

WB = berat benda B (N)

mA = massa benda A (kg)

mB = massa benda B (kg)

Untuk benda yang

bergerak ke atas

Untuk benda yang

bergerak ke bawah

T

W

a

T

A a B

W



11

2.7. Gerak Peluru (Gerak Parabola)

1) Benda dilempar horizontal dari puncak menara

Gerak pada sumbu X

ax = 0 vx konstan GLB

Gerak pada sumbu Y

ay = +g vy konstan GLBB

Keterangan:



h = tinggi (m)

Xn

B

Y



12

2) Benda dilempar miring ke atas dengan sudut elevasi

Gerak pada sumbu X

ax = 0 vx konstan GLB

Gerak pada sumbu Y

ay = -g vy berubah GLBB (arah ke atas positif dan arah

ke bawah negatif)

Syarat titik tinggi (B) : vy = 0

Syarat titik terjauh (C) : h = 0

B

A

C

v0y

v0

v0x

hmaks

xmaks



13

Keterangan:


α = sudut elevasi

tB = waktu untuk mencapai titik tertinggi (s)

tC = waktu untuk mencapai titik terjauh (s)

hmaks = tinggi maksimum (m)

xmaks = jarak terjauh (m)


2.8. Gerak Melingkar

1) Gerak melingkar beraturan

Ciri-ciri:

Kecepatan sudutnya konstan

Lajunya tetap

Kecepatan liniernya burubah-ubah

Memiliki gaya sentripetal yang arahnya menuju pusat lingkaran

Percepatan sudutnya nol



14

Keterangan:

v = kecepatan linier (m/s)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

as = percepatan sentripetal (m/s2)

R = jari-jari (m)

f = frekuensi (Hz)

T = periode (s)

m = massa benda (kg)

Fs = gaya sentripetal (n)

v

v

Fs

Fs

R

Fsf



15

2) Gerak melingkar berubah beraturan

Keterangan:

ω0 = kecepatan sudut awal (rad/s)

ωt = kecepatan sudut akhir (rad/s)

α = percepatan sudut (rad/s)

θ = jarak (rad)

t = waktu (s)

3) Gerak melingkar vertikal pada tali

Di titik A :

Di titik B :

at

as

R

A

C

w

Fs

Fs

B

D

vc

vc w cos α



16

Di titik C :

Di titik D :

Arah tegangan tali (T) selalu menuju pusat lingkaran dan mencapai

maksimum sewaktu benda pada posisi terendahnya.

Arah gaya berat (W) selalu menuju pusat bumi.

Gaya sentripetal = resultan gaya-gaya radial

Agar benda sampai di titik C (vc = 0) :

Agar benda bergerak melingkart penuh

(Tc = 0) :

Untuk gerak melingkar penuh

Kecepatan minimum di titik tertinggi

Kecepatan minimum di titik terendah



17

BAB III

SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Sepotong kapur yang massanya 20 gram jatuh bebas dari ketinggian 10 m di

atas tanah. Jika gesekan antara kapur dengan udara diabaikan (g = 10 ms -2),

kecepatan kapur saat sampai di tanah adalah …

Jawab:

m = 20 gram = 0,02 kg

h = 10 m

g = 10 ms-2

vt = …?

√

√

√

√

Jadi, kecepatan kapur sampai di tanah √ .



18

2. Sebuah benda dijatuhkan dari ujung sebuah menara tanpa kecepatan awal,

setelah 2 detik benda sampai di tanah (g = 10 m/s2). Tinggi menara tersebut

adalah …

Jawab:

v0 = 0

t = 2 detik

g = 10 ms-2

hmenara = … ?

Jadi, tinggi menara itu adalah 20 m.



19

3. Sebuah mobil dengan massa 2000 kg bergerak naik pada jalan dengan

kemiringan 30°. Tentukan gaya pada mobil agar dapat,

a) bergerak lurus beraturan

b) bergerak lurus dipercepat dengan a = 0,5 ms-2

Jawab:

m = 2000 kg

α = 30°

Pada sumbu tegak terhadap bidang miring (tanpa gesekan tidak berpengaruh pada F)

a) Pada sumbu sejajar bidang miring

b) Pada sumbu sejajar bidang miring



20

4. Sebuah balok dengan massa 2 kg, terletak di atas meja licin dengan ditarik

gaya P. (g = 10 m/s2)

a) berapa gaya normal

b) berapa P agar balok mempunyai kecepatan 4 m/s setelah 2 detik dari

keadaan diamnya.

Jawab:

m = 2 kg

F = P

v = 4 m/s setelah 2 detik

a) Pada sumbu tegak terhadap bidang miring

b) Pada sumbu sejajar bidang miring

Benda mula-mula diam mengalami percepatan a selama 2 detik

kecepatannya 4 m/s.



21

5. Sebuah peti kayu dengan massa 20 kg ditempatkan pada sebuah bidang

miring dengan sudut kemiringan α (tan α = ¾). Peti di dorong dengan gaya

mendatar 400 N sehingga bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2.

Tentukan koefisien gesek antar peti dengan bidang miring tersebut. (g = 10

m/s2)

Jawab:

Pada sumbu sejajar bidang miring,

Pada sumbu tegak terhadap bidang miring,



22

6. Peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 30 m/s dan membentuk sudut 30°

terhadap bidang horizontal. Pada saat mencapai titik tertinggi, kecepatannya

adalah …

Jawab:

v0 = 30 ms-1

α = 30°

kecepatan di titik tertinggi (vH) = … ?

Di titik tertinggi, kecepatan peluru dalam arah vertikal sama dengan nol atau

vy = 0. Sehingga, kecepatan peluru sama dengan kecepatannya dalam arah

mendatar.

Jadi,

√

√



23

7. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 20 ms-1 dan sudut elevasi

45°. Jarak terjauh yang dicapai peluru adalah …

Jawab:

v0 = 20 m/s

α = 45°

Jadi, jarak terjauh yang dicapai peluru adalah 40 m.



24

8. Sebuah benda dengan massa 5 kg diikat dengan tali yang berputar pada suatu

bidang vertikal. Lintasan dalam bidang itu adalah suatu lingkaran dengan jari-

jari 1,5 m. Jika kecepatan sudut tetap 2 rad/s, dan g = 10 m/dt maka tegangan

tali pada suatu benda itu ada pada titik terendah adalah …

Jawab:

m = 5 kg

R = 1,5 m

ω = 2 rad/s

g = 10 m/s2

Perhatikan gambar:

F (sentripetal)

[ ]

Jadi, tegangan talinya 80 N.

T

R

mg

v



25

9. Jika frekuensi gerak yang melakukan gerak melingkar diperbesar 3 kali

semula, maka gaya sentripetal yang terjadi menjadi … semula.

Jawab:

Gaya sentripetal = massa x percepatan sentripetal

()

Karena F sp ≈ f 2 → maka:

Jika, f diperbesar 3 kali, gaya sentripetal (Fsp) menjadi 9 kali semula.



10. Sebuah sepeda motor membelok di tikungan berbentuk busur lingkaran

dengan jari-jari 10 m. jika koefisien gesek antar roda dan jalan 0,25 dan g =

10 ms-2, maka kecepatan motor terbesar yang diizinkan adalah …

Jawab:

μk = 0,25

R = 10 m

g = 10 ms-2

vmaks = …?

Pada keadaan di atas, berlaku:

Gaya sentripetal = gaya gesekan kinetic

√

Jadi, kecepatan motor yang diijinkan adalah 5 m/s.

makalah fisika gerak dan gaya..docx

Documents