DISUSUN OLEH: DISUSUN OLEH: LUSIANA SANDRA OEY LUSIANA SANDRA OEY
N
NIIMM : 0: 09911442244004444
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN MATEMATIKA DAN IPA JURUSAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKULTAS ILMU KEGURUAN DAN PENDIDIKAN FAKULTAS ILMU KEGURUAN DAN PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA UNIVERSITAS SANATA DHARMA
2009 2009
HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PENGESAHAN
Karya Tulis Ini Diajukan Kepada Dosen Bidang Karya Tulis Ini Diajukan Kepada Dosen Bidang
Studi Bahasa Indonesia untuk Studi Bahasa Indonesia untuk
memenuhi salah satu memenuhi salah satu
persyaratan persyaratan
Ujian Akhir Semester Ujian Akhir Semester
Dosen pembimbing Dosen pembimbing
Mengetahui Mengetahui
(
KATA PENGANTAR
Segenap puji dan syukur kepada Allah yang Maha Kuasa atas segala kasih karunia serta bimbingan-Nya, sehingga penulis bisa menyelesaikan tulisan ini tepat pada waktunya dan demi kepentingan nilai ujian akhir semester.
Di dalam kehidupan sehari-hari, masyarakat sering dikacaukan dengan istilah berat dan massa, padahal kedua istilah tersebut memiliki arti yang berbeda. Namun ketika orang sudah bisa membedakan pengertian kedua istilah tersebut, muncul lagi permasalahan mengenai penerapan kedua istilah tersebut dalam kehidupan nyata yaitu perbedaan hasil berat badan dan massa yang ditimbang di dalam lift yang sedang diam dan saat bergerak ke atas maupun ke bawah dimana beratnya berubah-ubah namun massanya bernilai tetap.
Bertolak dari masalah tersebut di atas maka penulis mengembangkannya dalam tulisan ini dengan judul ”PENERAPAN HUKUM NEWTON PERTAMA, KEDUA, KETIGA TERHADAP PENIMBANGAN BERAT BADAN DALAM LIFT”.
Penulis sadar bahwa dalam menyelesaikan tulisan ini penulis tidak dapat menyelesaikannya tanpa dukungan materi maupun moril yang diberikan oleh banyak pihak. Oleh karena itu, secara khusus penulis ingin menyampaikan terima
kasih kepada:
1. Ibu F.Tjandrasih Adji selaku dosen pengampu yang bersedia merelakan waktu untuk memberikan bimbingan dan perbaikan-perbaikan yang berguna untuk keberhasilan penulisan ini.
2. Ibunda dan ayahanda yang senantiasa memberikan dukungan berupa do’a maupun dana yang dipergunakan dalam menulis tulisan ini.
3. Putu Eko Adhitya Pardianto yang selalu memberikan semangat support kepada penulis.
4. segenap pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dalam penulisan ini.
Akhirnya penulis berharap tulisan ini dapat berguna bagi pembaca dalam menambah pengetahuannya. Penulis pun sadar tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan masukkan berupa kritikkan dan saran yang berguna untuk perbaikan tulisan ini.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.LATAR BELAKANG
Seringkali orang kebingungan mengapa berat yang terbaca pada timbangan ketika ditimbang di dalam lift yang sedang diam berbeda dengan pada saat lift sedang bergerak baik ke atas maupun ke bawah dengan percepatan tertentu.Namun hal ini tidak berlaku pada massa yang bernilai tetap,entah pada saat lift diam maupun saat lift bergerak baik ke atas maupun ke bawah.
Salah satu contoh kasus yang dijumpai yaitu seseorang bermassa 60 kg ketika menimbang berat badannya di dalam lift yang sedang diam, hasil yang terbaca pada timbangan berat yaitu 589 N. Ketika lift bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2 berat yang terbaca 706 N dan saat lift bergerak ke bawah
dengan percepatan yang sama 2 m/s2 beratnya 469 N. Seperti halnya di
atas,massanya adalah tetap yaitu 60 kg baik saat lift diam maupun bergerak.
Banyak anggapan yang muncul menanggapi kasus ini. Ada yang mengatakan mungkin ketika lift bergerak ke atas ada sesuatu yang menarik tubuhnya ke bawah sehingga lebih berat,sebaliknya ketika lift bergerak ke bawah ada yang menarik tubuhnya ke atas sehingga lebih ringan. Anggapan ini mungkin bisa benar namun bagaimana sinkronisasinya dengan kenyataan yang ada?.
proses penimbangan berlangsung sama sekali tidak ada sesuatu benda yang menarik orang itu untuk memberati maupun meringankan berat tubuhnya. Jika demnikian apa penyebab kasus tersebut? Adakah teori ilmiah yang bisa diterapkan dalam kasus tersebut? Lalu bagaimana teori tersebut mendasari segenap proses yang ada?
1.2.RUMUSAN MASALAH
1. Apa penyebab perbedaan hasil penimbangan berat badan lift yang sedang diam dengan saat bergerak ke atas maupun ke bawah?
2. Apa itu hukum Newton Pertama, Kedua, Ketiga? 3. Apa itu berat?
4. Apa perbedaan berat dengan massa?
5. Apa hubungan hukum Newton Pertama, Kedua, Ketiga dengan hasil penimbangan berat badan yang berbeda tersebut?
6. Bagaimana penerapan hukum-hukum Newton dalam kasus penimbangan berat badan di dalam lift?
1.3.TUJUAN PENULISAN
1. Mengetahui lebih mendalam mengenai hukum-hukum Newton dan bagaimana penerapannya dalam kasus-kasus yang ditemui dalam
kehidupan sehari-hari terutama mengenai perbedaan berat badan ketika ditimbang di dalam lift yang diam maupun yang sedang bergerak.
2. Menjelaskan perbedaan berat dan massa sehingga pembaca bisa membedakan antara massa dan berat.
3. Untuk mengembangkan lebih lanjut kemampuan menulis yang dimiliki penulis.
1.4.METODE PENULISAN
Dalam menyelesaikan tulisan ini, penulis menggunakan metode kepustakaan. Di sini penulis mengembangkan tema dengan berbagai sumber ilmiah dan literature lainnya demi keberhasilan dan keabsahan tulisan ini.
1.5.LANDASAN TEORI
1. Hukum pertama Newton
”Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus kecuali diberi gaya total yang tidak nol.”
2. Hukum kedua Newton
”Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya” 3. Hukum ketiga Newton
”Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama”
BAB 11
HUKUM-HUKUM NEWTON
2.1.HUKUM NEWTON PERTAMA
2.1.1.BUNYI HUKUM
” Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus kecuali diberi gaya total yang tidak nol.”
2.1.2.HUKUM NEWTON PERTAMA SEBAGAI HUKUM KELEMBAMAN Hukum pertama Newton menyatakan bahwa sebuah benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja pada benda itu. Kecenderungan ini digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan diamnya (malas bergerak), dan benda yang mula-mula bergerak akan mempertahankan keadaan bergeraknya (malas berhenti). Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam atau bergerak) inilah yang disebut kelembaman atau inersia(kemalasan). Oleh karena itu hukum pertama Newton disebut juga Hukum Kelembaman atau Hukum inersia.
2.2.HUKUM NEWTON KEDUA
2.2.1.BUNYI HUKUM
”Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama
dengan arah gaya total yang bekerja padanya” a = F / m
2.2.2.GAYA, MASSA, DAN HUKUM KEDUA NEWTON
Hukum kedua Newton menetapkan hubungan antara besaran dinamika gaya dan massa dan besaran kinematika percepatan, kecepatan, dan perpindahan. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya, artinya dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkannya jika gaya itu adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya gaya adalah hasil kali massa benda dan besarnya percepatan yang dihasilkan gaya. Massa adalah sifat intrinsik sebuah benda mengukur resistensinya terhadap percepatan. Jika gaya F dikerjakan pada benda bermassa m, dan menghasilkan percepatan a maka
F = m.a
2.3.HUKUM KETIGA NEWTON
2.3.1.BUNYI HUKUM
”Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama”
Faksi= - Freaksi
2.3.2.HUKUM KETIGA NEWTON SEBAGAI HUKUM AKSI REAKSI
Hukum ketiga Newton menggambarkan sifat penting dari gaya, yaitu bahwa gaya-gaya selalu terjadi berpasangan. Jika sebuah gaya dikerjakan pada sebuah benda A, maka harus ada benda lain B yang mengerjakan gaya itu. Selanjutnya, jika B mengerjakan gaya pada A, maka A harus mengerjakan gaya pada B yang sama besar dan berlawanan arahnya. Sebagai contoh, bumi
mengerjakan gaya gravitasional Fg pada sebuah benda proyektil, yang
menyebabkannya dipercepat ke bumi. Menurut hukum ketiga Newton, proyektil mengerjakan gaya pada bumi yang sama besar dan berlawanan arahnya. Jadi, proyektil mengerjakan gaya Fg’ = -Fg pada bumi ke arah proyektil. Jika gaya
adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada bumi, bumi akan dipercepat ke proyektil. Karena bumi mempunyai massa yang sangat besar, percepatan yang
Dalam pembahasan tentang hukum ketiga Newton, kata ”aksi” dan ”reaksi” seringkali digunakan. Jika gaya yang dikerjakan pada benda A dinamakan aksi benda B pada A, maka gaya A yang dikerjakan balik pada B dinamakan reaksi A pada B. Tidaklah menjadi persoalan gaya mana dalam pasangan semacam itu dinamakan aksi dan yang mana reaksi. Yang penting adalah bahwa gaya-gaya selalu terjadi dalam pasangan aksi-reaksi, dan bahwa gaya reaksi adalah sama besar dan berlawanan arah dengan gaya aksi.
BAB 111
PERBEDAAN BERAT DAN MASSA
3.1.BERAT
Gaya yang paling umum dalam pengalaman sehari-hari adalah gaya tarikan grafitasi bumi pada sebuah benda. Gaya ini dinamakan berat benda, w. Jika kita menjatuhkan sebuah benda dekat permukaan bumi dan mengabaikan resistensi udara sehinngga satu-satunya gaya yang bekerja pada benda itu adalah gaya karena grafitasi (keadaan ini dinamakan jatuh bebas), benda dipercepat ke bumi dengan percepatan 9,81 m/s2. Pada tiap titik di ruang, percepatan ini sama
untuk semua benda, tak tergantung massanya. Kita namakan nilai percepatan ini g. Dari hukum kedua Newton, kita dapat menulis gaya grafitasi Fg pada benda
bermassa m sebagai Fg = ma
Dengan menggunakan a = g dan menulis w untuk gaya grafitasi, kita dapatkan w = mg
Karena g adalah sama untuk semua benda di suatu titik, kita dapat menyimpulkan bahwa berat benda sebanding dengan massanya. Namun pengukuran g yang teliti di berbagai tempat menunjukkan bahwa g tidak mempunyai nilai yang sama di mana-mana. Gaya tarikan bumi pada benda berubah dengan lokasi. Secara khusus, di titik-titik di atas permukaan bumi, gaya karena gravitasi berubah secara terbalik dengan kuadrat jarak benda dari pusat bumi. Jadi, sebuah benda memiliki
berat sedikit lebih kecil pada ketinggian yang sangat tinggi dibandingkan pada ketinggian laut. Medan gravitasi juga sedikit berubah dengan garis lintang karena bumi tidak tepat bulat tetapi agak datar di kutub-kutubnya. Jadi,berat tidak seperti
massa,bukan sifat intrinsik benda itu sendiri. Satuan SI untuk berat adalah N (Newton).
3.2.MASSA
Massa adalah sifat intrinsik dari sebuah benda yang menyatakan resistensinya terhadap percepatan. Massa sebuah benda dapat dibandingkan dengan massa benda lain dengan menggunakan gaya yang sama pada masing-masing benda dan dengan mengukur percepatannya. Dengan demikian rasio massa benda-benda itu sama dengan kebalikan rasio percepatan benda-benda itu yang dihasilkan oleh gaya yang sama:
m1/m2= a1/a2
BAB 1V
PENYEBAB PERBEDAAN HASIL PENIMBANGAN
BERAT BADAN DI DALAM LIFT
Ketika orang menimbang beratnya dengan menaruh timbangan pada lantai lift maka angka yang ditunjukkan timbangan menyatakan berat semu orang (bukan berat sesungguhnya).
Berat semu orang adalah gaya desakan telapak kaki orang pada lantai timbangan (atau lantai lift). Gaya desakan ini bekerja pada lantai timbangan. Reaksinya adalah gaya desakan lantai timbangan pada telapak kaki orang ; gaya desakan ini bekerja pada orang (sering disebut gaya normal)
Dengan menggunakan hukum kedua Newton, kita dapat menghitung gaya normal ini. Karena gaya normal ini adalah reaksi dari berat semu orang, tentu saja berat semu orang sama besar gaya normal ini.
BAB V
PENERAPAN HUKUM-HUKUM NEWTON
TERHADAP PENIMBANGAN BERAT BADAN DI
LIFT
Tinjau orang bermassa m dan gambar diagram bebasnya. Kaki orang mendesak lantai lift dengan gaya tekan F1,0 = N’ (sebut aksi). Aksi ini tentu saja
bekerja pada lantai lift. Reaksi dari gaya ini, yaitu gaya tekan lantai lift pada telapak kaki orang, F0,1 = N (sering disebut gaya normal). Gaya normal ini bekerja
pada orang. Hal ini berarti berlaku hukum ketiga Newton.
Perhatikan ada dua gaya yang bekerja pada orang, yaitu berat orang, w=mg, dan gaya normal N.
5.1.SAAT LIFT DIAM
Untuk lift diam atau bergerak dengan kecepatan tetap, nilai percepatan a=0. Ini berarti berlaku hukum pertama Newton:
∑Fy= 0
→ Fn-mg = 0
→ Fn = mg
5.2.SAAT LIFT SEDANG BERGERAK
Gambar:
Gambar a).lift bergerak ke atas, gambar b).lift sedang bergerak ke bawah. 5.2.1.LIFT BERGERAK KE ATAS
Karena orang itu diam relatif terhadap elevator, ia juga dipercepat ke atas. Gaya-gaya yang bekerja pada orang adalah Fn ke atas, yang dilakukan oleh
Gaya neto adalah Fn – w ke atas dalam arah percepatan a. Hukum kedua Newton menghasilkan Fn – w = ma atau Fn= w + ma = mg + ma
Gaya F’n yang dikerjakan oleh orang pada timbangan menentukan
perubahan skala pada timbangan, yaitu berat semunya. Karena F’n dan Fn adalah
pasangan dipercepat ke atas, berat semunya lebih besar dari berat sebenarnya, dengan selisih sebesar ma.
5.2.2.LIFT BERGERAK KE BAWAH
Untuk kasus elevator dipercepat ke bawah, kita sebut percepatan ini a’. Dalam kasus ini, gaya neto pasti ke bawah, yang menyiratkan bahwa berat mg adalah lebih besar daripada Fn. Dengan memilih arah ke bawah adalah positif,
hukum kedua Newton memberikan w – Fn = ma’
atau
Fn= w – ma’ = mg – ma’
Sekali lagi, pembacaan timbangan, atau berat semu, besarnya sama dengan Fn.Dalam kasus ini, berat semu lebih kecil daripada mg.
5.2.3.PENYELESAIAN CONTOH KASUS
Seseorang bermassa 60 kg ketika menimbang berat badannya di dalam lift yang sedang diam, hasil yang terbaca pada timbangan berat yaitu 589 N. Ketika lift bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2 berat yang terbaca 709 N dan saat
lift bergerak ke bawah dengan percepatan yang sama 2 m/s2beratnya 469 N.
PEMBUKTIAN: Diketahui:
m = 60 kg g = 9,81 m/s2
1) Pada saat lift diam (tidak bergerak). ∑Fy= 0
→ Fn-mg = 0
→ Fn = mg
→ Fn = 60 kg. 9,81 m/s2
= 588,6 ≈ 589 N
2) Saat lift bergerak ke atas dengan a = 2 m/s2
Fn= w + ma
= mg + ma
= 60 kg.9,81 m/s2 + 60 kg.2 m/s2
= 708,6 ≈ 709 N
Fn= w – ma’
= mg – ma’
= 60 kg.9,81 m/s2– 60 kg.2 m/s2
= 468,6≈ 469 N
Dengan demikian telah terjawab contoh kasus yang terjadi seputar perubahan berat badan saat ditimbang di dalam lift yang sedang diam dengan
sedang bergerak baik ke atas maupun ke bawah.
PENUTUP
6.1.KESIMPULAN
- Hukum-Hukum Newton adalah hukum yang mengatur tentang gerak. Hukum pertama Newton disebut juga hukum kelembaman benda yang relatif mempertahankan geraknya.
Hukum kedua Newton mengatur tentang gaya, F = ma.
Hukum ketiga Newton disebut juga hukum aksi-reaksi,di mana jika suatu benda A memberikan aksi pada benda B maka benda B akan memberikan reaksi yang arahnya berlawanan dengan aksi yang diberikan.
- Massa berbeda dengan berat.Massa adalah sifat intrinsik dari sebuah benda yang menyatakan resistensinya terhadap percepatan sedangkan berat bergantung pada hakikat dan jarak benda-benda lain yang
mengerjakan gaya-gaya gravitasional pada benda itu.
- Angka yang ditunjukkan timbangan pada saat lift bergerak menyatakan berat semu orang (bukan berat sesungguhnya). Oleh karena itu beratnya berubah-ubah.
6.2.SARAN
Penulis menyarankan agar penimbangan berat badan sebaiknya dilakukan pada lantai,karena berat yang terbaca adalah berat yang sesungguhnya.
DAFTAR PUSTAKA
- Tipler, P. A., 1998. Fisika untuk sains dan tekni-jilid 1 (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga Jilid 1.
- Young, H. D., 1992, University phisics, USA: Addison Wesley Publishing Company, Inc.
- Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid 1 (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga.
