Hukum Newton : pengertian, rumus dan contoh soal - jessipermata
BAB
HUKUM NEWTON
( Hukum Newton : Bunyi dan contoh penerapan soal lengkap )
Hukum 1 Newton
Bunyi : Jika suatu benda dalam
keadaan diam akan tetap diam atau jika benda tersebut bergerak lurus beraturan
akan tetap bergerak lurus beraturan
Hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman ( malas ).
Rumus :
ΣF = 0
Rumus di atas berlaku untuk :
1. Benda diam
2. benda bergerak lurus beraturan ( GLB )
Soal :
1.
sebuah balok terletak di atas bidang datar yang licin. Balok mengalami gaya
Tarik F1 = 25 N ke kanan dan gaya F2 ke kiri. Jika benda
tetap diam , berapa besar F2 ?
Penyelesaian
nomor 1 :
Karena
benda tetap diam , maka :
ΣF = 0
F1
- F2 = 0 ( F1 ke
kanan = positif, F2 ke kiri
= negative )
25
- F2 = 0
25
= F2
F2
= 25 N
2.
sebuah balok meluncur ke kanan dengan kecepatan tetap ( GLB ) sebesar 6 m/s.
jika F1 = 12 N , F2 = 30 N, berapa besar F3 ?
Penyelesaian
nomor 2 :
Di
ketahui :
ϑ = 6 m/s
F1
= 12 N
F2
= 30 N
Ditanya
: F3
Karena
benda bergerak lurus beraturan ( GLB ) , maka :
ΣF = 0
F1 + F3 - F2 =
0 ( F1 dan F3 ke
kanan = positif, F2 ke kiri
= negative )
12
+ F3 - 30= 0
-18
+ F3 = 0
F3
= 18 N
3.
jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka:
(1)
benda tidak akan dipercepat
(2)
benda selalu diam
(3)
perubahan kecepatan benda nol
(4)
benda tidak mungkin bergerak lurus beraturan
Yang
benar adalah…
B. (1) dan (3) saja
C. (2) dan (4) saja
D. (4) saja
E. (1), (2), (3) dan (4)
Penyelesaian
nomor 3 :
Dikatakan di soal ΣF = 0
Maka
:
Point (1) benda tidak akan
dipercepat adalah benar, karena kemungkinan benda bergerak secara GLB (
percepatan = 0 )
Point (2) benda selalu diam adalah
salah, karena ada dua kemungkinan benda diam atau benda bergerak secara GLB
Point (3) perubahan kecepatan
benda nol adalah benar, karena kemungkinan benda bergerak secara GLB ( kecepatan
benda tetap, artinya tidak adan perubahan kecepatan )
Point (4) benda tidak mungkin
bergerak lurus beraturan adalah salah, karena kemungkinan benda bergerak secara
GLB atau benda diam.
Jadi jawabannya :
B.
(1) dan (3) saja
4.
sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar di bawah ini.
(1)
percepatan benda nol
(2)
benda bergerak lurus beraturan
(3)
Benda dalam keadaan diam
(4)
benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya.
Yang
benar adalah…..
A.
(1), (2) dan (3)
B.
(1) dan (3) saja
C.
(2) dan (4) saja
D.
(4) saja
E. (1), (2), (3) dan (4)
Penyelesaian
nomor 4
Dari
gambar kita hitung ΣF
ΣF = F1 + F2 - F3
ΣF = 10 + 15 -25
ΣF = 0
Maka
:
Point
(1) percepatan benda nol adalah benar
Point
(2) benda bergerak lurus beraturan adalah salah karena
di soal dikatakan benda diam, kecuali tidak dikatakan apa-apa
Point
(3) Benda dalam keadaan diam adalah benar, karena di soal dikatakan benda diam.
Point
4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya.
adalah salah, karena tidak
berhubungan antara berat benda ( arah ke bawah atau vertical, gaya tarik arah horizontal
)
Jadi jawabannya :
B.
(1) dan (3) saja
Hukum 2 Newton
Bunyi
:
Percepatan yang ditimbulkan
gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dengan besar gaya itu dan
berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan sama dengan arah gaya
itu.
Rumus :
ΣF =
m.a
Rumus di atas berlaku untuk :
1. benda bergerak lurus berubah beraturan ( GLBB )
2. rumus di atas berhubungan dengan rumus 1, 2 dan 3 GLBB
Rumus GLBB :
1. vt = vo
+ at
2. s = vo . t + ½ . a.t2
3. vt2
= vo2 + 2.a.s
Keterangan :
ΣF =
total gaya yang bekerja pada benda ( N )
m = massa benda ( kg )
vo
= kecepatan awal benda ( m/s )
a = percepatan benda ( m/s2 )
vt
= kecepatan akhir benda ( m/s )
t = selang waktu yang di perlukan ( sekon )
s = jarak
tempuh benda ( m )
contoh soal :
1.
sebuah balok bergerak dengan percepatan 10 m/s2 ke kanan di atas
lantai licin. Berapa besar F3 ?
Di
ketahui :
a
= 10 m/s2
F1
= 12 N
F1
= 50 N
Di
tanya : F3 =… ?
Karena
diketahui percepatan balok, maka kita memakai hukum 2 Newton
ΣF =
m.a
F1 + F2 - F3 = m a
12+ 50 - F3 = 2. 10
62 - F3 = 20
-F3 = 20 – 62
-F3 = - 42
F3 = 42 N
2.
sebuah benda ditarik dengan gaya sebesar 40 N membentuk sudut 60o
terhadap horizontal. Tentukan :
a. percepatan benda
b. jarak yang ditempuh benda
selama 5 sekon
Penyelesaian
nomor 2 :
Di
ketahui :
α = 60o
F
= 40 N
Di
tanya : a. percepatan a =… ?
b. jarak tempuh benda S = ….?
Karena
ditanya percepatan balok, maka kita
memakai hukum 2 Newton
a) ΣF =
m.a
Fx = m a ( pakai arah horizontal yaitu Fx )
F . cos α = m a
40 . cos 60o
= 20 a
40 . ½ = 20 a
20 = 20 a
a = 1 m/s2
b). ϑo = 0 (
dianggap mula2 benda diam )
t = 5 sekon
pakai rumus GLBB nomor 2
S = 0 + ½ . 1 . 52
S = 12,5 meter
3.
balok A bermassa 4 kg yang diam di atas meja licin yang dihubungkan tali dengan
balok B bermassa 6 kg melalui sebuah katrol. Balok B mula-mula ditahan kemudian
dilepaskan sehingga bergerak turun. Jika g = 10 m/s2 dan jarak benda
B ke lantai 30 meter
a.
percepatan system ( g = 10 m/s2 )
b.
tegangan tali ( T )
c.
waktu yang diperlukan benda B untuk sampai ke lantai
Penyelesaian
nomor 3 :
Di
ketahui :
mA
= 4 kg
mB
= 6 kg
g
= 10 m/s2
S
= 30 m
WB
= mB . g
= 6. 10
= 60 N
Di
tanya :
a)
a = …? ( dikatakan percepatan system karena benda lebih dari 1 )
(
benda akan bergerak ke bawah sehingga ΣF = WB
,sedang WA tidak termasuk ΣF
karena tidak menggantung )
ΣF = m.a
60
= ( 4+6). A
60
= 10 a
a
= 6 m/s2
b)
tinjau benda B
arah
WB dan T berlawanan sehingga ΣF sama dengan WB dikurangi T
ΣF =
m.a
WB
– T = mB .a
60
– T = 6 . 6
60
– T = 36
60
– 36 = T
24
= T
T
= 24 N
c). ϑo = 0 (
dianggap mula2 benda diam )
S
= 30 meter
Ditanya
: waktu t =…? Untuk sampai ke lantai
Pakai
rumus GLBB no 2 :
S = vo .
t + ½ . a.t2
30 = 0 + ½ . 6 . t2
30 = 3 t2
t2 = 10
t = √10 sekon
4.
Benda A bermassa 10 kg dan benda B = 12 kg diikat tali kemudian ditautkan pada
katrol yang massanya diabaikan seperti pada gambar. Bila percepatan gravitasi g
= 10 m/s2, tentukan :
a. percepatan system ( a )
b.
tegangan tali ( T )
5.
Benda A bermassa 20 kg dan benda B kg diikat tali kemudian ditautkan pada
katrol yang massanya diabaikan seperti pada gambar. Bila mA > mB , percepatan system 2 m/s2
dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2, tentukan :
a.
massa benda B
b.
tegangan tali ( T )
6.
dua balok bersentuhan ( m2 = 8 kg dan m1 = 10 kg ) berada
di atas lantai licin. Jika gaya horizontal sebesar 60 N dikerjakan pada balok
8 kg, tentukan :
a.
percepatan balok ( a )
b.
gaya kontak antar balok ( f12 )
7.
Dua benda mA = 10 kg dan mB = 16 kg berada di atas permukaan meja licin dan gaya
tarik F sebesar 200 N, tentukan :
a.
percepatan system ( a )
b.
tegangan tali ( T )
Hukum
3 Newton
Coba kalian berdiri di dekat
sebuah dinding, kemudian dorong dinding tersebut dengan tangan, apa yang kalian
rasakan (tangan kalian sakit kan)? Untuk menjawab pertanyaan tersebut , Sir
Isaac Newton memberikan suatu jawaban .
Bunyi Hukum 3 Newton :
Jika kita mengerjakan gaya pada
suatu benda, benda itu akan mengerjakan gaya pada kita yang sama besarnya tetapi
dengan arah yang berlawanan
Contoh
lain gaya aksi – reaksi dalam kejadian sehari-hari di antaranya adalah :
1.
gaya tarik menarik kutub utara dengan kutub selatan magnet
2.
gaya Tarik menarik bumi dan bulan
3.
gaya tolak menolak antara muatan-muatan listrik. Muatan positif dengan muatan
positif. Muatan negative dengan muatan negative.
Rumus
:
Faksi
= - Freaksi
ada
beberapa hal yang harus diperhatikan :
1.
gaya
aksi – reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda
2.
gaya aksi – reaksi sama, namun arahnya berlawanan
3.
gaya aksi – reaksi timbul secara berpasangan, tidak ada gaya aksi tanpa reaksi
atau sebaliknya
Contoh
soal :
1.
Tiga balok masing-masing mempunyai massa m1 = 2 kg, m2 =
3 kg dan m3 = 5 kg dihubungkan dengan seutas tali seperti gambar di
bawah. Jika system tersebut ditarik dengan gaya sebesar 40 N, tentukan :
a.
percepatan system
b.
tegangan tali T1
c.
tegangan tali T2
gaya
berat ( w ) dan gaya normal ( N )
gaya berat atau berat ( w ) suatu benda adalah besarnya
gaya gravitasi yang diterima oleh benda itu.
Gaya normal ( N ) gaya yang
tegak lurus bidang kontak / sentuh, berfungsi untuk mengimbangi gaya berat.
Contoh soal :
1. sebuah balok yang beratnya 200 N diletakkan di atas
lantai datar. Berapa besarnya gaya normal yang bekerja pada balok apabila :
a. pada balok tidak ada gaya luar lain yang mempengaruhinya
b. di atas balok diberi gaya tekan P = 50 N yang arahnya ke
bawah
c. di atas balok diberi gaya Tarik P = 50 N yang arahnya ke atas
Gerak pada lift ( ke atas dan ke bawah )
1. Lift bergerak ke atas
Rumus :
ΣF =
m.a
N – w = m.a
N = m.a + w
2. Lift bergerak ke bawah
Rumus :
ΣF =
m.a
W - N = m.a
N = w –
m.a
Keterangan :
N = gaya normal yang dikerjakan lift pada benda/ gaya
desakan kaki orang ( N )
w = berat benda ( N )
K = gaya kontak ( N )
m = massa benda ( kg )
a = percepatan benda ( m/s2
)
g = percepatan gravitasi bumi ( m/s2 )
contoh soal :
1.
seseorang berdiri dalam sebuah lift yang sedang bergerak . jika massa orang
tersebut 70 kg, tentukan besar gaya normal yang dikerjakan lantai pada lift
terhadap orang tersebut jika :
a. Lift bergerak naik dengan percepatan 5 m/s2
b. Lift bergerak turun dengan percepatan 8 m/s2
2.
sebuah timba berisi pasir mempunyai massa 4 kg seperti terlihat pada gambar di bawah. Timba digantung dengan tali. Jika percepatan
gravitasi bumi 10 m/s2, maka hitunglah gaya tegang tali jika :
a. system dalam keadaan diam
b. system bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2
c. system bergerak ke bawah dengan percepatan 2 m/s2
3. seseorang berdiri di atas timbangan badan dalam sebuah lift. Sebelum lift bergerak timbangan menunjukkan angka 50 kg. Ketika lift bergerak ke atas timbangan menunjukkan angka 55 kg. anggap percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Tentukan percepatan lift saat bergerak naik
akhir tugas 2
Soal - soal :
1. sebuah balok
bergerak dengan percepatan 10 m/s2 ke kanan di atas lantai
licin. Berapa besar F3 ?
2. sebuah benda
ditarik dengan gaya sebesar 80 N membentuk sudut 53o terhadap
horizontal. Tentukan :
a. percepatan benda
b. jarak yang ditempuh benda selama 5
sekon
3. balok A bermassa 8
kg yang diam di atas meja licin yang dihubungkan tali dengan balok B bermassa 12
kg melalui sebuah katrol. Balok B mula-mula ditahan kemudian dilepaskan
sehingga bergerak turun. Jika g = 10 m/s2 dan jarak benda B ke
lantai 10 meter
Tentukan :
a. percepatan system ( g = 10 m/s2 )
b. tegangan tali ( T )
c. waktu yang diperlukan benda B untuk sampai ke
lantai
4. Benda A bermassa 4
kg dan benda B = 8 kg diikat tali kemudian ditautkan pada katrol yang massanya
diabaikan seperti pada gambar. Bila percepatan gravitasi g = 10 m/s2,
tentukan :
a. percepatan system
( a )
b. tegangan tali ( T
)
5. Benda A bermassa 10 kg dan benda B
kg diikat tali kemudian ditautkan pada katrol yang massanya diabaikan seperti
pada gambar. Bila mA > mB , percepatan
system 4 m/s2 dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2,
tentukan :
a. massa benda B
b. tegangan tali ( T
)
6. dua balok bersentuhan ( m2 = 5 kg dan m1 = 15 kg ) berada di atas lantai licin. Jika gaya horizontal sebesar 100 N dikerjakan pada balok 5 kg,
tentukan :
a. percepatan balok (
a )
b. gaya kontak antar
balok ( f12 )
7. Dua benda mA =
3 kg dan mB = 5 kg berada di atas permukaan meja
licin dan gaya tarik F sebesar 100 N, tentukan :
a. percepatan system
( a )
b. tegangan
tali ( T )
8. Tiga balok
masing-masing mempunyai massa m1 = 3 kg, m2 = 4
kg dan m3 = 5 kg dihubungkan dengan seutas tali seperti gambar
di bawah. Jika system tersebut ditarik dengan gaya sebesar 120 N, tentukan :
a. percepatan system
b. tegangan tali T1
c. tegangan tali T2
9. sebuah balok yang beratnya 400 N diletakkan di atas lantai datar.
Berapa besarnya gaya normal yang bekerja pada balok apabila :
a. pada balok tidak ada gaya luar lain yang mempengaruhinya
b. di atas balok diberi gaya tekan P = 150 N yang arahnya ke bawah
c. di atas balok diberi gaya Tarik P = 150 N yang arahnya ke
atas
10. seseorang berdiri
dalam sebuah lift yang sedang bergerak . jika massa orang tersebut 40 kg,
tentukan besar gaya normal yang dikerjakan lantai pada lift terhadap orang
tersebut jika :
a. Lift bergerak naik dengan percepatan 2 m/s2
b. Lift bergerak turun dengan percepatan 4 m/s2
11. sebuah timba
berisi pasir mempunyai massa 10 kg seperti terlihat pada gambar di
bawah. Timba digantung dengan tali. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2,
maka hitunglah gaya tegang tali jika :
a. system dalam keadaan diam
b. system bergerak ke atas dengan percepatan 5 m/s2
c. system bergerak ke bawah dengan percepatan 5 m/s2
12. seseorang berdiri di atas timbangan badan dalam sebuah lift.
Sebelum lift bergerak timbangan menunjukkan angka 30 kg. Ketika lift bergerak
ke atas timbangan menunjukkan angka 35 kg. anggap percepatan gravitasi bumi 10
m/s2. Tentukan percepatan lift saat bergerak naik
Post a Comment for "Hukum Newton : pengertian, rumus dan contoh soal - jessipermata"