Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB

(1)

Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB

TKS-4101: Fisika

Hukum Newton

(2)

(3)

Mempelajari gerak materi

tanpa melibatkan

penyebab terjadinya

gerak

Kinematika

(4)



Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang

dikerahkan sebuah benda terhadap benda lain.

Satuan gaya dalam MKS adalah Newton ( N ),

dan dalam cgs adalah dyne



Gaya dapat diukur langsung dengan

menggunakan neraca pegas. Besarnya gaya yang

diukur ditunjukkan oleh jarum penunjuk yang

ada pada neraca pegas.

(5)

adanya sentuhan. Contoh gaya sentuh antara lain gaya otot

dan gaya gesek.



Gaya Tak Sentuh gaya tak sentuh adalah gaya yang bekerja

pada benda tanpa adanya sentuhan dengan benda tersebut.

Contoh gaya tak sentuh antara lain gaya gravitasi bumi dan

gaya listrik.

(6)

Gambar a, b dan c

merupakan contoh dari kelompok gaya yang disebut GAYA SENTUH

Gambar d, e, dan f

merupakan contoh dari kelompok GAYA TAK SENTUH/ GAYA MEDAN

6

(7)

w dimana, m = massa benda,

g = percepatan gravitasi bumi

B. GAYA NORMAL ( N )

Arah gaya berat Vertikal ke bawah (g = 10 m/s2₎

Gaya normal : gaya kontak/ gaya sentuh yang bekerja dengan arah tegak lurus bidang sentuh jika dua benda saling bersentuhan

N w N



N w cos w sin



N =



F

N = w

N =



F

w

N = w cos

1 2

N₁₂ N₂₁

(8)

C. GAYA GESEKAN ( f )

Gaya yang melawan arah gerak benda disebut gaya gesekan,

Ada dua jenis gaya gesekan, yaitu gaya gesekan kinetis dan gaya gesekan statis

Gaya gesekan kinetis ( f_k) adalah gaya gesekan yang timbul pada saat benda sedang bergerak, sedangkan gaya gesekan statis ( f_s ) ketika sedang diam. Secara matematis dirumuskan, dimana N = gaya normal bidang , k adalah koefisien gesekan kinetis, dan s adalah koefisien gesekan statis.

N

f_s 



_s f_k _k N

Contoh gaya gesekan yang merugikan :

1. Gesekan antar permukaan mesin, mesin cepat aus.

2. Gesekan udara dengan mobil, laju mobil terhambat.

Sedangkan contoh yang menguntungkan :

1. Gaya gesekan antara alas kaki dengan jalan , agar tidak terpeleset saat berjalan.

2. Gesekan jalan dengan permukaan ban motor, agar tidak slip ketika berjalan.

f

(9)

(10)

GAYA GESEK

Benda diam

F

W

N

f

s

Gaya berat Gaya normal Gaya gesek statik

N

f

_s_,_maks





_s

N f_k  _k

statik kinetik f

F

Benda bergerak

Gaya gesek kinetik

F

W

N

f

k

a

maks s s F f

f   _,

0





F



F



m

a

maks s

(11)

N

f

bergerak

benda

f

F

(12)

D. TEGANGAN TALI ( T )

Tegangan tali : gaya tegang yang bekerja pada ujung-ujung tali. Dimana gaya tegang pada kedua ujungnya sama besar dan beratnya diabaikan. contoh animasi berikut ini merupakan gaya tegangan tali yang terjadi.

(13)

N

F

w

f

_S

balok dapat digambarkan sebagai berikut.

KETERANGAN

(14)



Beberapa gaya yang bekerja pada suatu benda dalam satu

garis kerja dapat diganti oleh sebuah gaya yang dinamakan

resultan gaya.



Dengan memperhatikan gaya sebagai besaran yang memiliki

arah, besarnya resultan gaya (sama dengan jumlah aljabar

gaya-gaya tersebut dan secara matematis dirumuskan:

14

...

3 2

1







(15)

Selama tidak ada resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda

maka benda tersebut akan selalu pada keadaannya,

yaitu benda

yang diam akan selalu diam dan benda yang bergerak akan bergerak

dengan kecepatan konstan

.

S F = 0 a = 0

Hukum

(16)

TEKNIK SIPIL Universitas Brawijaya

Sistem Inersia v = konstan

Jika pengaruh dari luar tidak dapat diabaikan, Seberapa jauh sebuah benda mampu mempertahankan sifat kelembamannya ?

MASSA (m)

Skalar _{kilogram (}Satuan SI_kg₎

(17)

17

Penjelasan Hukum 1 Newton adalah Sifat benda untuk mempertahankan

keadaanya yang diam tetap diam, yang bergerak lurus beraturan tetap

bergerak lurus beraturan disebut inersia benda atau juga disebut

kelembaman.

Sifat lembam benda adalah sifat mempertahankan keadaanya, yaitu

keadaan tetap diam atau keadaan tetap bergerak beraturan.

(18)

18



Apabila mobil bergerak maju secara tiba-tiba, maka tubuh akan

sempoyongan ke belakang, demikian juga ketika mobil tiba-tiba direm,

tubuh akan sempoyongan ke depan. Hal ini diakibatkan karena tubuh

memiliki kecenderungan untuk tetap diam jika diam dan juga memiliki

(19)

19

Hukum Pertama Newton telah dibuktikan oleh para astronout pada saat

berada di luar angkasa. Ketika seorang astronout mendorong sebuah pensil

(

pensil mengambang karena tidak ada gaya gravitasi),

pensil tersebut

bergerak lurus dengan laju tetap dan baru berhenti setelah menabrak dinding

pesawat luar angkasa. Hal ini disebabkan karena di luar angkasa tidak ada

udara, sehingga tidak ada gaya gesek yang menghambat gerak pensil

(20)

Hukum Newton II

_{Bagaimana jika}

(21)

• Massa yang

lebih besar lebih susah berubah kecepatannya

Bahasa yang dipermudah

m

F

(22)

1.

Tentukan sistem

2.

Gambar diagram gaya benda bebas pada sistem tersebut

3.

Menguraikan gaya-gaya pada arah-arah yang mempermudah

penyelesaian

4.

Memperhatikan arah-arah yang mungkin terjadinya kesetimbangan

gaya

5.

Susun persamaan dengan memanfaatkan hukum-hukum gerak

Newton

6.

Selesaikan sistem persamaan yang diperoleh

7.

Interpretasikan hasil solusi matematikanya

(23)

benda

.”

Secara matematis dirumuskan

ma

F

atau

m

F

a







Jika dalam bentuk vektor maka penulisannya adalah:

Satuan Gaya : newton (N)

kg

10

N

1



2

s

cm

g

1

dyne

1







1 N = 105_dyne

(24)

24

(25)

(26)

(27)

(28)

28

Hukum III Newton, yang dikenal sebagai hukum aksi-reaksi, yang

bunyinya

“

Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua

maka benda kedua akan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi

arahnya berlawanan.

”

(29)

Action: tire pushes on road Reaction: road pushes on tire

(30)

(31)



Berat adalah gaya, gaya gravitasi yang bekerja pada

sebuah benda

.



Sebuah batu ketika dibawa ke bulan, tetap menjadi batu

(32)



HUBUNGAN ANTARA MASSA DAN BERAT:

Suatu benda dengan massa yang jatuh secara bebas ke

bumi hanyalah dipengaruhi oleh satu gaya, yaitu gaya tarik

bumi atau gaya gravitasi, yang kita sebut berat

W

dari

benda.

Karena itu

F

= m a

memberikan kita hubungan

F

= W, a

=g

dan

m

;

jadi

w=mg

.

berhubung

g=10 m/s

2

di bumi,

(33)

(34)

34

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

40

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

pusat lingkaran atau radial keluar

(50)

Ilustrasi. Siapakah yang berfungsi sebagai gaya centripetal (F

_c

)

F_c = G m M/r2

Bumi mengelilingi matahari. Gaya

gravitasi berfungsi jadi gaya centripetal

Tikungan licin. Uraian gaya Normal berfungsi sebagai gaya centripetal

v N

W

F_c = W-N

N cosα = F_c

T

W

Selisih gaya

tegangan tali dan gaya berat

berfungsi jadi gaya centripetal

F_c = T-W Selisih gaya gaya

berat dan normal berfungsi jadi gaya centripetal

(51)

r F=G.M.m/r2

M m

centripetal:

m.v

2

/r = G.M.m/r

2

Dipermukaan bumi:

(52)

Hukum Newton tentang gravitasi

Hukum Gravitasi Umum Newton

Gaya gravitasi antara dua benda Merupakan gaya tarik menarik yang besarnya berbanding lurus

dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan

kuadrat jarak antara keduanya

Isaac Newton - 1686

2 2 1

.

r

m

F

_g



m₁

r

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)