Modul-Hukum-Newton-pdf.pdf

(1)

0

MODUL FISIKA

HUKUM NEWTON DALAM GERAK LURUS

3215126569

PENYUSUN

SITI NURHASANAH

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

(2)

1

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karunia dan hidayah-Nya, kami dapat menyusun bahan ajar modul fisika untuk SMA/MA kelas X. Modul ini disusun berdasarkan Komptensi Inti dan Kompetensi Dasar Kurikulum 2013.

Modul ini menyajikan materi, contoh soal, tugas soal, percobaan fisika, bahan diskusi kelompok sehingga siswa dapat mempelajarinya dengan mudah, menyenangkan, lebih aktif dan mandiri dalam pembelajaran.

Saya sangat berharap modul ini bermanfaat bagi Siswa-siswi dalam memahami pelajaran Fisika dan bagi rekan guru dalam mengajar fisika. Kritik dan saran selalu terbuka untuk perbaikan modul ini.

Jakarta, Oktober 2014

Siti Nurhasanah

(3)

2

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR 1 DAFTAR ISI 2 BAB 1 PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG 3 B. DESKRIPSI SINGKAT 3 C. MATERI 3 D. MANFAAT MODUL 3 E. TUJUAN PEMBELAJARAN Kompetesi Dasar 4 Indikator Penilaian 4

F. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL 5

BAB II PEMBELAJARAN

A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIDIK 6

B. KEGIATAN BELAJAR

a. Tujuan Kegiatan Pembelajaran 7

b. Uraian Materi 7

c. Rangkuman 20

d. Latihan/Tugas 21

e. Tes Mandiri 22

BAB III EVALUASI

SOAL EVALUASI 24

BAB IV PENUTUP 25

GLOSARIUM 26

DAFTAR PUSTAKA 27

(4)

3 MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Di jelaskan dalam standar isi, mata pelajaran fisika bertujuan agar siswa kemampuan sebagai berikut : membentuk sikap positif terhadap Tuhan Yang Maha Esa, memupuk sikap ilmiah yaitu jujur, objektif, terbuka, ulet, kritis dan dapat bekerja sama dengan oranag lain, mengembangkan pengalaman untuk dapat merumuskan masalah, mengajukan dan menguji hipotesis melalui percobaan, merancang dan merakit instrumen percobaan, mengumpulkan, mengolah, dan menafsirkan data, serta mengkomunikasikan hasil percobaan secara lisan dan tertulis, mengembangkan kemampuan bernalar dalam berpikir analisis induktif dan deduktif dengan menggunakan konsep dan prinsip fisika serta mempunyai keterampilan mengembangkan pengetahuan, dan sikap percaya diri sebagai bekal untuk melanjutkan pendidikan pada jenjang yang lebih tinggi serta mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi.

B. DESKRIPSI SINGKAT

Penyusunan modul ini disusun dengan penyajian materi dan praktikum fisika dengan bahasa yang mudah dimengerti agar siswa-siswi mudah memahami kontek yang diberikan serta menguasai kompetensi yang diharapkan secara mandiri dan aktif dalam proses pembelajaran.

Dalam modul ini siswa-siswi akan mempelajari konsep dasar Hukum Newton yang didalamnya dibahas prinsip kelembaman, percepatan yang ditimbulkan gaya dan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak lurus dan penerapan hukum Newton

C. MATERI

Hukum Newton pada Gerak Lurus

D. MANFAAT MODUL

Modul ini diharapkan untuk membantu peserta menguasai konsep dasar Hukum Newton yang dibahas prinsip kelembaman, percepatan yang ditimbulkan gaya dan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak lurus dan penerapan hukum Newton.

(5)

E. TUJUAN PEMBELAJARAN

Kompetensi Dasar

1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya

1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur karakteristik fenomena gerak. 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif;

jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka,

kritis; kreatif, inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari- hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari

sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan

3.1 Menganalisis hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda pada gerak lurus 4.1 Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki hubungan gaya,

massa, dan percepatan dalam gerak lurus

Indikator Keberhasilan

SIKAP

1. Menunjukan sikap positif (individu dan sosial) dalam diskusi

kelompok

2. Menunjukkan sikap ilmiah pada saat melaksanakan percobaan. 3. Menunjukkan perilaku dan sikap menerima, menghargai, dan

melaksanakan kejujuran, ketelitian, disiplin dan tanggung jawab

PENGETAHUAN

1. Menjelaskan hub antara gaya, massa, dan percepatan pada

gerak lurus

2. Menerapkan hub antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak Lurus

3. Menganalisis hub antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak urus dalam penyelesaian masalah

(6)

5

MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON)

KETERAMPILAN

1. menggunakan seperangkat alat percobaan hukum newton 2. Menyaji dan mengolah data pengukuran.

3. Membuat laporan tertulis hasil praktik

F. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

1. Pelajari daftar isi untuk mengetahui isi dari modul

2. Baca dan Pahami setiap uraian materi yang disajikan dengan baik dan ikuti contoh-contoh soal dengan cermat.

3. Jawablah pertanyaan yang disediakan pada setiap kegiatan belajar dengan baik dan benar.

4. Catatlah bagian-bagian yang belum dipahami lalu diskusikan dengan teman secara berkelompok dan bertanya pada guru.

5. Untuk melakukan kegiatan percobaan, maka baca dan pahami setiap materi dan langkah-langkah percobaan dengan terlebih dahulu lalu membuat kelompok untuk kegiatan percobaan.

6. bila dalam percobaan terdapat kesulitan tanyakan pada instruktur/guru lalu diskusikan dengan teman secara berkelompok terhadap hasil percobaan yang didapat.

7. Bila saudara belum menguasai 70% dari tiap kegiatan, maka ulangi kembali langkah-langkah diatas dengan seksama.

(7)

BAB II

PEMBELAJARAN

A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIDIK

Tulislah semua jenis kegiatan yang anda lakukan di dalam tabel kegiatan di bawah ini. Jika ada perubahan dari rencana semula, berilah alasannya kemudian mintalah tanda tangan kepada guru atau instruktur Anda.

Jenis Kegiatan

Tanggal Waktu Tempat

Belajar

Alasan Perubahan

Tanda

(8)

7

Hukum I Newton

(Hukum Kelembaman)

B. KEGIATAN BELAJAR

a. Tujuan kegiatan pembelajaran :

1. memahami konsep dasar Hukum Newton yang didalamnya dibahas prinsip kelembaman

2. memahami adanya percepatan yang ditimbulkan gaya dan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak lurus dan memahami penerapan hukum newton

b. Uraian Materi

Pada dasarnya setiap benda bersifat lembam. Ini berarti bahwa benda itu mempunyai sifat mempertahankan keadaannya. Bila benda itu sedang bergerak, maka benda itu bersifat “ingin” bergerak terus. Demikian pula, bila benda itu tidak bergerak, maka benda itu bersifat mempertahankan keadaannya, baik benda itu diam maupun bergerak. Sifat lembam itu dapat dijelaskan dengan gejala berikut:

Sifat kelembaman itu juga terasa pada kita sendiri pada waktu kita naik kendaraan, misalnya mobil, bis, kereta api dan sebagainya. Bila mobil yang kita tumpangi direm, tubuh kita akan terdorong ke depan. Pada waktu kita berdiri di dalam kereta api, tubuh kita akan terdorong ke belakang bila kereta itu bergerak maju. Maka kesimpulan yang kita peroleh dari peristiwa di atas ialah: Setiap benda dalam keadaan berhenti mempunyai kecenderungan untuk tetap diam; sedangkan bila benda sedang bergerak, benda itu cenderung untuk bergerak terus.

(9)

8

Sifat cenderung yang demikian itulah yang diartikan sebagai kelembaman (inertia). Dari gejala tersebut Sir Isaac Newton (1642-1727) menghasilkan hukum I tentang gerak sebagai berikut: “Setiap benda akan bergerak lurus beraturan atau diam, jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda itu atau resultangaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.”

DISKUSIKAN DALAM KELOMPOK Lakukan percobaan berikut.

Letakkan selembar kertas HVS di atas meja yang licin, misalnya meja yang terbuat dari kaca. Kemudian, di atas kertas letakkan benda yang cukup berat, misalnya gelas seperti pada gambar dibawah. Kemudian, tariklah kertas tersebut perlahan-lahan. Apa yang

terjadi? Gelas ikut bergerak karena Anda memberikan gaya tarik secara terus-menerus dalam waktu yang cukup lama. Sekarang, cobalah Anda menarik kertas tersebut dengan cepat dalam sekali sentakan. Apa yang akan terjadi? Bagaimana kaitannya dengan hukum kelembaman atau hukum I Newton.

?

Sebelum ditarik

∑ 𝐹 = 0

Bagaimana Sesudah ditarik secara perlahan dan cepat ?

s

e

c

a

r

a

p

e

r

l

a

h

a

(10)

9

Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda.

Hukum II

Newton

𝑎 =∑ 𝐹 𝑚

Hukum I adalah berkaitan dengan gerak suatu benda ketika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol (∑F = 0). Pada keadaan seperti ini, kecepatan benda adalah tetap atau benda mengelami gerak lurus berurutan. Kita katakan bahwa benda tidak mengalami percepatan atau percepatannya nol.

Bagaimana jika pada benda bekerja sebuah gaya saja atau beberapa gaya yang resultannya tidak nol ? pada keadaan ini ternyata kecepatan benda selalu berubah. Kita katakana bahwa benda mengalami percepatan. Jelas bahwa ada kaitan antara resultan gaya dengan percepatan yang ditimbulkan. Kaitannya antara percepatan dan resultannya inilah yang diselidiki oleh Newton, sehingga ia berhasil mencetuskan hukum keduanya tentang gerak, yang dikenal sebagai hukum II Newton.

Hukum II Newton berbunyi sebagai berikut.

Secara matematis, Hukum II Newton dinyatakan sebagai

m adalah massa benda (kg). a adalah percepatan (𝑚𝑠−2_{) dan ∑}_{𝐹 adalah resultan yang}

bekerja pada benda (N).

CONTOH SOAL

Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m didepan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s2. Agar tepat berhenti sebelum mengenai batu, kendaraan tersebut harus direm dengan memberi gaya sebesar . . . .

A. 250 N D. 2000 N B. 500 N E. 4000N C. 1000 N

(11)

10

Strategi :

Mobil direm dianggap mengalami gerak lurus dengan perlambatan tetap, sehingga memenuhi persamaan GLBB, antara lain 𝑣2 = 𝑣02 + 2a ∆𝑥, dengan v = 0 karena kendaraan berhenti.

Persamaan ini kita dapat menentukan pelambatan a, selanjutnya hukun II Newton ∑ 𝐹 = 𝑚𝑎 dapat digunakan untuk menetukan gaya F.

Jawab :

Masalah dapat disketsa seperti gambar berikut

𝑣_𝑜= 10 m/s Behenti (𝑣_𝑜= 10 m/s) Awal Akhir ∆𝑥 = 25 𝑚 𝑣2₌_𝑣 02 + 2a ∆𝑥 a = 𝑣 2_{− 𝑣} 02 2∆𝑥 = 0− 102 2(25)= -2,0 m/s 2 ∑ 𝐹 = ma (hukum II Newton) = (500 kg) (-2,0 m/ss) = -1000 N

(12)

11

DISKUSIKAN DALAM KELOMPOK

Lakukan percobaan berikut.

Judul:

Penyelidikan Pengaruh Gaya Terhadap Gerak Benda dan Penyelidikan Hukum II Newton

Tujuan:

1. Menyelidiki pengaruh gaya terhadap gerak benda 2. Menyelidiki hukum II Newton

Alat dan Bahan:

1. Kertas dinamik / Troli 1 buah

2. Pencatat Waktu 1 buah

3. Pita kertas secukupnya

4. Katrol pada penjepit 1 buah

5. Papan luncur/meja 1 buah

6. Catu daya / sumber tenaga 1 buah

7. Benang secukupnya

8. Beban gantung 50 gram dan 100 gram 2 buah

Langkah Kerja :

1. Susunlah alat-alat seperti gambar disamping. Ketika kereta dinamik bergerak karena pengaruh gaya berat beban gantung 50 gram, gerakan tersebut akan terekam pada pita kertas.

(13)

2. Potonglah pita tersebut setiap sepuluh ketikan, kemudian tempelkan pada kertas millimeter secara berurutan, mulai dari potongan paling pendek (awal) sampai potongan paling panjang dan lukiskan grafiknya dengan cara menghubungkan titik-titik teratas pada tiap potongan pita

3. Cara menetukan percepatan dari potongan pita

a. Tiap potongan menunjukan kecepatan. Misalnya, anda menggunakan tegangan listrik PLN dengan frekuensi 50Hz, artinya terdapat 50 ketukan (50 selang antar ketukan, dengan ketukan pertama tidak dihitung) dalam waktu 1 s. hal itu juga berarti bahwa selang antar 2 ketukan secara berurutan adalah 1/5 s.

Kecepatan tiap potongan = panjang pita dalam satu potongan / selang waktu.

pada pita yang panjangnya 6cm terdapat 10 ketukan. Jadi, kecepatan tiap potongan = 61

5

= 30𝑚/𝑠.

b. hitung kecepatan potongan pertama (V1) dan kecepatan potongan terakhir

(Vs) dengan cara seperti poin a.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pita 1 Pita 2 Pita 3 Pita 4 pita 5

k e c e p a t a n

(14)

13 MODUL KELAS X (HUKUM NEWTON) c. percepatan sama dengan peruahan kecepatan per selang waktu. Selang

waktu disini, dihitung dari ujung teratas pita pertama sampai ujung teratas potongan pita terakhir. Misalkan, terdapat 5 potongan pita. Jadi selang waktunya 4x1₅ =0,8 s 𝑎⃗ =𝑉⃗⃗⃗⃗ − 𝑉𝑠 ⃗⃗⃗⃗1 ∆𝑡 = 𝑉_𝑠 ⃗⃗⃗⃗ − 𝑉⃗⃗⃗⃗1 0.8

4. ulangi percobaan pada poin 1 dan perhitungan seperti poin 2 untuk beban gantungan 100 gram.

Setelah melakukan percobaan dan menganalisis data diatas, jawablah pertanyaan berikut :

1. berupa apakah garis hubung titik titik ujung potongan pita?

2. percobaaan mana yang memiliki grafik kemiringan sudut yang paling besar? percobaan 1 atau percobaan 2?

3. berdasarkan jawaban no 2, percobaan mana yang mempunyai percepatan lebih besar? 4. Dengan demikian semakin besar gaya tarik (F = mg), percepatannya semakin ?

(15)

14

Penerapan Hukum

Newton

Berikut ini akan dibahas beberapa contoh penerapan Hukum Newton dalam kehidupan sehari-hari.

1. Gaya Tekan Kaki pada Alas Lift

Tinjaulah seorang siswa yang berada di dalam sebuah lift yang diam. Oleh karena lift diam, percepatannya nol (a = 0), berarti berlaku keseimbangan gaya.

∑ 𝐹 = 𝑚𝑎

N – mg = 0 dengan mg = w

∑ 𝐹 = 0 berarti: N – w = 0 (secara vektor) sehingga besarnya,

N = w …... (1.4)

Sebagai acuan, gaya normal N dan gaya berat w ini disebut juga sebagai gaya keseimbangan. Persamaan (1.4) juga berlaku jika lift bergerak dengan percepatan tetap ke atas ataupun lift bergerak dengan percepatan tetap ke bawah, mengapa demikian? Perhatikan Gambar (7)! Seorang siswa berada di dalam sebuah lift yang sedang bergerak ke atas dengan percepatan a Sebagai acuan, gaya-gaya searah dengan gerak lift adalah positif dan yang berlawanan dengan arah gerak lift adalah negatif.

(16)

15

Menurut Hukum II Newton : ∑ 𝐹 = 𝑚𝑎

N – mg = ma

N = mg + ma ………..(1.5) atau

W’ = mg + ma...(1.6) Selanjutnya, perhatikan gambar (8)

Seorang siswa berada di dalam sebuah lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan a dengan menggunakan penalaran yang sama seperti saat lift bergerak ke atas akan didapatkan berat beban (mg) adalah positif dan gaya normal (N) adalah negatif. Oleh karena gaya berat searah dengan arah gerak lift, sedangkan gaya normal

berlawanan, berlaku: ∑ 𝐹 = 𝑚𝑎 mg - N = ma N = mg – ma………..(1.7) Atau W’ = mg – ma………..(1.8)

Dari pembahasan di atas, diperoleh gaya-gaya searah dengan gerak lift adalah positif, sedangkan gaya-gaya yang berlawanan arah dengan arah gerak lift adalah negatif. Seperti yang ditunjukkan pada saat lift bergerak ke atas maka gaya normal (N) adalah positif, sedangkan mg adalah negatif. Sebaliknuya, jika lift bergerak ke bawah, gaya mg menjadi positif dan gaya normal (N) menjadi negatif. Apabila lift bergerak dipercepat ke atas, gaya normal bertambah.

Sebaliknya, gaya normal akan berkurang pada saat lift bergerak dipercepat ke bawah. Apa yang akan terjadi jika lift bergerak dipercepat ke atas atau ke bawah?

Contoh soal 1

Seseorang bermassa 50 kg berdiri di dalam lift yang sedang bergerak ke atas dengan percepatan 5 ms-2. Jika percepatan gravitasi bumi adalah g = 10 ms-2, berapakah gaya tekan kaki orang tersebut pada alas lift itu?

Dengan menggunakan persamaan (1.5) N = mg + ma

= (50kg) (10m𝑠−2_{) + (50kg) (5m𝑠}−2₎

= 750 newton

(17)

2. Gerak Benda pada Bidang Miring

Anda telah mempelajari sebuah benda yang disimpan di atas meja tidak akan jatuh. Hal ini disebabkan oleh adanya gaya lain yang bekerja selain gaya berat (w = mg), yaitu gaya normal (N). Arah gaya normal ini tegak lurus bidang sentuh. Perhatikan gambar (9)!

Gambar 9. Benda pada bidang miring

Sebuah balok bermassa m ditempatkan pada bidang miring licin. Misalkan, diambil sumbu miring –x dan sumbu –y tegak lurus bidang miring. Komponen gaya berat (w = mg) pada: Sumbu -x: wx = mg sin 𝜃 ……….(1.9)

Sumbu –y: wy = mg cos 𝜃 ……… ………(1.10) Oleh karena ∑Fy = 0, dari uraian gaya-gaya diperoleh gaya normal (N), yaitu N - mg cos 𝜃

N = mg cos 𝜃 .………..(1.11)

Gaya yang menyebabkan balok bergerak adalah gaya yang sejajar dengan bidang miring, yaitu gaya mg sin 𝜃 .

F = mg sin 𝜃...(1.12)

Percepatan yang dialami oleh balok yang terletak pada bidang miring licin menjadi : ∑ Fx = ma………..…….(1.13)

dari persamaan (1.12) dan (1.13) diperoleh :

(18)

17

Contoh soal 2

Sebuah balok ditempatkan pada bidang miring licin. Sudut kemiringan bidang dan horizontal adalah 30o. Jika panjang bidang miring adalah 10 meter, tentukanlah waktu yang dibutuhkan oleh benda tersebut saat tiba di ujung bidang miring!

Penyelesaian

Diketahui: 𝜃 =30o

, s = 10 meter Percepatan yang dialami benda adalah a = g sin 𝜃

a = (10 ms-2) sin 30o a = (10ms-2) (0,5) a = 5ms-2

Waktu yang diperlukan oleh benda untuk sampai diujung bidang miring. S = 1₂𝑎𝑡2

10 = 1₂𝑥5 𝑚𝑠−2𝑡2 10 = 2,5 𝑡2

𝑡2_{= 4}

t = 2 sekon

2. Gerak benda Yang Dihubungkan dengan Katrol

Perhatikan gambar (10)! Benda m1 dan m2 dihubungkan dengan seutas tali, dengan m1>m2. Kemudian dihubungkan dengan sebuah katrol. Tali dianggap tidak ber massa dan katrol dianggap licin.

Oleh karena m1>m2, benda m2 bergerak ke atas. Kedua benda mempunyai nilai percepatan sama. Balok m1 bergerak ke bawah sehingga untuk m1dengan arah ke bawah g berharga positif. Tinjau benda 𝑚1: 𝑚1g –T = 𝑚1a T = 𝑚₁g –𝑚₁a ………(1.15) Tinjau benda 𝑚2: T – 𝑚2g = 𝑚2a T = 𝑚₂g + 𝑚₂a………(1.16)

(19)

18

Anggap tidak ada gesekan antara tali dan katrol sehingga gaya tegangan di mana-mana adalah sama. Dari persamaan (1.15) dan (1.16) akan diperoleh :

𝑚₁g – 𝑚₁a = 𝑚₂g + 𝑚₂ a 𝑚₁g – 𝑚₂g = 𝑚₁a + 𝑚₂ a (𝑚1-𝑚2)g = (𝑚1 +𝑚2) a

𝑎 = (𝑚1−𝑚2)

(𝑚1 +𝑚2)𝑔 1.17)

Jadi, percepatan yang dialami sistem memenuhi Persamaan (1.17).

Contoh soal 3

Dua balok 𝑚1 =2kg dan 𝑚2 = 5kg dihubungkan dengan katrol. Tidak ada gesekan antara m1

dan alasnya. Jika g =10m𝑠−2_{, tentukanlah: (a). percepatan yang dialami oleh 𝑚}

1 dan 𝑚2; (b) tegangan tali (T)! Penyelesaian Diketahui: 𝑚₁ = 2kg 𝑚₂ = 5kg g = 10m 𝑠−2

a. Percepatan yang dialami m1 dan m2. Karena m2 > m1, diperoleh:

∑ 𝐹2= 𝑚2a 𝑚₂g –T = 𝑚2a T = 𝑚2g - 𝑚2a…(*) ∑ 𝐹1= 𝑚1a T = 𝑚₁a…(**) Substitusikan persamaan (*) ke (**) 𝑚1a = 𝑚2g – 𝑚2a 𝑚₁a + 𝑚₂a = 𝑚₂g (𝑚₁+ 𝑚₁)a = 𝑚₂g 𝑎 = 𝑚2𝑔 (𝑚1 + 𝑚2) = 5 𝑘𝑔 𝑥 10 𝑚𝑠−2 (2 + 5)𝑘𝑔 = 7.14m 𝑠−2 Jadi, percepatan yang dialami sistem adalah 7.14m 𝑠−2

(20)

19

b. Tegangan tali (T) Tinjau benda 𝑚₂: 𝑚₂g – T = 𝑚₂a T = 𝑚2g - 𝑚2a = (5kg) (10 m 𝑠−2.) – (5kg) (7.14 m 𝑠−2) = 14.3 N Tinjau benda m1: T = 𝑚1a = (2kg)( 7.14m 𝑠−2) = 14.3N

Jadi untuk menghitung gaya tegangan tali boleh ditinjau sebuah benda saja karena nilai kedua acuan akan sama.

4. Gaya Kontak Antara Dua Benda

Dua benda 𝑚₁= 2kg dan𝑚₂= 3kg seperti pada gambar disusun dan ditempatkan pada bidang datar licin. Jika benda m1 didorong dengan gaya F= 10 N, besarnya gaya kontak antara benda 𝑚1 dan 𝑚2 adalah F12 atau F21. Kedua sama besar, hanya berlawanan arah. Keduanya

merupakan gaya aksi-reaksi. Untuk lebih jelasnya, pelajari uraian berikut.

Tinjau sistem: 𝑎 = 𝐹 𝑚₁+ 𝑚₂ = 10 𝑁 (2 + 3)𝑘𝑔 = 2 m 𝑠−2 Tinjau m1: F – F21 = 𝑚1a 10N – F21 = (2 kg)( 2 m 𝑠−2₎ F21 = 10N – 4N = 6N Tinjau 𝑚₂: F12 = 𝑚₂a = (3kg) (2 m 𝑠−2_{) = 6N}

Jadi, kedua gaya tersebut besarnya sama, hanya berlawanan arah sehingga dapat dikatakan: F21 = -F12

(21)

20

C. Rangkuman

1. suatu benda dipengaruhi oleh gaya. 2. Menurut Hukum I Newton :

Jika resultan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol, benda tersebut mungkin tetap diam atau bergerak lurus beraturan. Dirumuskan: ∑ 𝐹

3. Menurut Hukum II Newton:

“Percepatan yang timbul pada sebuah benda karena pengaruh suatu gaya yang bekerja pada benda, besarnya berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda”.

Dirumuskan:

𝑎 =∑ 𝐹 𝑚

4. Perhatikan gambar di bawah ini! Benda m1 dan m2 dihubungkan dengan

seutas tali, dengan m1>m2. Kemudian dihubungkan dengan sebuah katrol.

Tali dianggap tidak ber massa dan katrol dianggap licin.

Oleh karena m1>m2, maka benda m2 bergerak ke atas dan m1 bergerak ke

bawah dengan nilai percepatan sama. 𝑎 = (𝑚1− 𝑚2)

(𝑚1 + 𝑚2)𝑔

5. Sebuah benda yang meluncur ke bawah pada bidang miring dengan sudut kemiringan 𝜃mempunyai percepatan a = g sin 𝜃

(22)

21

d. Latihan / Tugas

1. Gaya 50 N digunakan untuk menarik benda10 kg sepanjang suatu meja datar. Jika gaya gesekan 15 N yang menghambat gerak bekerja pada benda itu, hitung: a. resultan gaya benda itu.

b. Percepatan benda.

2. Dua buah benda m1 dan m2 tersusun seperti gambar di bawah ini, m1=1kg dan m2=2kg. Jika massa tali dan massa katrol, diabaikan dan tidak ada gesekan antara tali dan katrol, tentukan percepatan yang dialami oleh masing-masing benda! (g = 10ms-2).

3. Tiga benda masing-masing m1 = 1kg, m2 = 2kg, dan m3 = 3kg berada pada bidang datar licin, dihubungkan dengan tali seperti pada gambar berikut. Kemudian, sistem tersebut ditarik dengan gaya 24 N. Tentukanlah besarnya tegangan tali T1 dan T2!

(23)

22

4. Sebuah balok kecil bermassa m berada diam di atas sebuah bidang miring berbentuk segitiga bermassa M yang juga diam di atas bidang horizontal (lihat gambar). Semua permukaan dianggap licin. Tentukan:

a. Besar gaya F yang harus diberikan pada massa M agar balok m tidak bergerak dan tetap berada di atas balok segitiga M.

b. Besar gaya F jika 𝜃 = 90°

c. Jika sekarang permukaan antara massa m dan bidang segitiga M memiliki koefisien garis statis 𝜇, Tentukan gaya F minimal agar massa m mulai bergerak. (Penuntun: Balok m tidak bergerak terhadap bidang M jika aM=am =a dan untuk m

berlaku ∑𝐹𝑦 = 0)

5. Seseorang ber massa 50kg berada di dalam sebuah lift yang sedang bergerak dengan percepatan 5ms-2 ke bawah. Tentukanlah tekanan kaki orang terhadap alas lift! (g=10ms-2).

f. Tes Mandiri

1. Sebuah gaya F diberikan pada benda ber massa m1 dan menghasilkan percepatan 3m/s2. Gaya yang sama diberikan pada benda ber massa m2 dan menghasilkan percepatan 1m/s2. (a) Berapakah nilai ratio m1/m2? (b) Jika m1 dan m2 digabung, berapakah percepatan yang dihasilkan oleh gaya F?

2. Sebuah benda dengan massa 3 kg bergerak dengan kelajuan 10m/s dalam waktu 5s pada suatu jalan lurus. Berapakah besar gaya yang mempercepat gerak benda ini?

3. Sebuah benda bermassa 5kg (g = 9,8 ms-2) digantungkan dengan seutas tali, Tentukanlah gaya tegangan tali pada saat itu sistem dalam keadaan diam.

m

𝜽

F

(24)

23

4. Pada suatu saat gaya hambatan udara 250 N bekerja pada seorang penerjun payung. Jika massa penerjun payung berikut payungnya 75 kg, berapa percepatan jatuh ke bawah yang dialami penerjun pada saat itu?

5. Sebuah lokomotif (kepala kereta api) yang bermassa 8000 kg mampu menarik gerbong yang bermassa 40.000 kg dengan percepatan tetap 1.2 𝑚/𝑠2. Jika lokomotif digunakan untuk menarik gerbong yang bermassa 16.000 kg, berapa percepatan yang dihasilkannya?

(25)

24

BAB III

EVALUASI

Jawabah pertanyaan dengan benar

Soal evaluasi

1. Sebuah gaya F yang dikerjakan pada benda bermassa m menghasilkan percepatan 4 𝑚/𝑠2_{. Gaya yang sama jika dikerjakan pada benda kedua bermassa 𝑚}

2 menghasilkan

percepatan 12 𝑚/𝑠2

(a) Berapa nilai 𝑚₁/𝑚₂?

(b) Berapa percepatan yang dihasilkan F jika 𝑚1 dan 𝑚2 digabung?

2. Sebuah mobil yang bermassa 1000 kg bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan ke lajuan 10 m/s dalam waktu 5 menit pada suatu jalan lurus. Berapakah besar gaya yang diperlukan untuk mempercepat mobil tersebut?

3. Dua buah benda m1 dan m2 tersusun seperti gambar di bawah ini, m1= 10kg dan m2= 12kg. Jika massa tali dan massa katrol, diabaikan dan koefisien gesekan kinetik antara tali dan katrol, tentukan : (a) tegangan tali, (b) percepatan yang dialami oleh masing-masing benda! (g = 10ms-2).

4. Seorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 ms-2, desakan kaki orang pada lantai lift adalah?

5. Tentukan gaya yang dikerjakan A pada B Dan gaya yang dikerjakan B pada tembok (lihat gambar).

A

B

20 N

(26)

25

BAB IV

PENUTUP

A. TINDAK LANJUT

Jawablah semua tes tertulis dan jawablah pertanyaan pada diskusi kelompok. Kemudian cocokan pada kunci jawaban. Apabila benar semua maka pemahaman anda 100 %. Apabila salah satu, maka pemahaman Anda 80%, apabila salah dua, maka pemahaman Anda 60%, Apabila salah tiga, maka pemahaman Anda 40%, apabila salah empat, maka pemahaman Anda 20%, dan apabila salah semua, maka pemahaman Anda 0%. Apabila anda mendapat hasil minimal 80% maka anda dinyatakan lulus dan dipersilahkan untuk melajutkan modul berikutnya. Apabila mendapat hasil di bawah 80 %, mak anda diminta untuk membaca dan memahami isi modul dan mengerjakan tes terulis lagi.

B. HARAPAN

Modul ini bukanlah satu-satunya bahan ajar untuk peserta didik. Untuk melengkapi pengetahuan fisika tentang hukum newton maka disarankan untuk membaca buku teks fisika. Semoga modul ini dapat menyajikan materi pelajaran secara menarik dan menyenangkan, sehingga proses pembelajaran bisa berlangsung efektif dan efisien.

(27)

26

GLOSARIUM

ISTILAH KETERANGAN

Kelembaman

. Mempertahankan dalam keadaan semula baik dalam keadaan bergerak maupun

diam

Gaya Merupakan besaran vektor yang

mempunyai nilai besar dan arah, misalnya

berat mempunyai nilai 10 m/dt2 arahnya

menuju kepusat bumi

Gaya Normal Gaya yang ditimbulkan oleh suatu benda

padasuatu bidang dan bidang memberikan gaya reaksi yang besarnya sama dengan berat benda yang arahnya tegak lurus bidang.

Percepatan Merupakan vektor yang dapat

menyebabkan kecepatan berubah seiring perubahan waktu

Massa Merupakan gaya yang disebabkan adanya

tarikan bumi, sehingga arahnya menuju ke pusatdan besarnya merupakan perkalian antara massa dan percepatan grafitasi.

(28)

27

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, Drs. Hainur Rasjid.2004.Kode fis.07 Hukum Newton.Jakarta : Departemen Pendidikan

Nasional.

Gianoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Lima Jilid1. Jakarta: Erlangga

Halliday, D., Resnick, R. 1994. Physics, terjemahan: Pantur Silaban dan Erwin Sucipto. Jakarta:Erlangga.

Kanginan Marthen. 2013. FISIKA 1 untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Erlangga. Seran Daton, Goris, dkk. 2007. Fisika Untuk SMA/MA kelas X.Jakarta : Grasindo

(29)

28

KUNCI JAWABAN

LATIHAN/TUGAS : 1. a. 35 N b. 3.5 𝑚/𝑠2 2. 3.33 𝑚/𝑠2 3. 3 N dan 5,5 N 4. a. 𝐹 = (𝑚 + 𝑀)𝑔 tan 𝜃 b. ∞

c. 𝐹 = (𝑀 + 𝑚)𝑔𝑥sin 𝜃+𝜇 cos 𝜃_{cos 𝜃−𝜇 sin 𝜃} 5. 250 N TES MANDIRI : 1. (a) 1/3 (b) 0,75 m/s2 2. 6N 3. 50 N dan 76 N 4. 6,67 _𝑠𝑚₂ 5. 2,4 _𝑠𝑚₂ SOAL EVALUASI 1. a. 3/1 b. 3 𝑚_𝑠₂ 2. 2000 N 3. a. 107 N b. 0,89 m/s2 4. 420 N 5. 𝐹𝐵𝐴 = 20 𝑁 𝐹𝐵𝑇 = 20 𝑁

(30)