1. MATERI PEMBELAJARAN FISIKA
STANDAR KOMPETENSI KOMPETENSI DASAR
GAYA
HUKUM
NEWTON
USAHA DAN
ENERGI
PESAWAT
SEDERHANA
Standar Kompetensi:
Memahami peranan usah, gaya, dan energi dalam kehidupan
sehari-hari.
Kompetensi Dasar:
1. Mengidentifikasi jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan
pengaruhnya pada suatu benda yang dikenai gaya
2. Menerapkan hukum Newton untuk menjelaskan berbagai
peristiwa dalam kehidupan sehari-hari
3. Menjelaskan hubung bentuk energi dan
perubahannya, prinsip usaha dan energi, serta
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
4. Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan
penerapan dalam kehidupan sehari-hari
5. Menyelidiki tekanan pada benda padat, cair, dan gas serta
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
TEKANAN
PILIHAN MENU MATERI
2. GAYA
MENU TUJUAN PEMBELAJARAN
Pada saat kamu bermain bola, jika tendangan yang
kamu berikan kepada bola keras maka bola tersebut akan
bergerak dengan cepat. Mengapa bola bergerak setelah
ditendang? Apa yang diberikan kaki mu sehingga bolanya
bergerak?. Kamu akan mengetahui jawabannya dengan
mengikuti pembelajaran berikut ini.
Setelah mengikuti pembelajaran tentang gaya, kamu
diharapkan dapat menjelaskan pengertian
gaya, mengidentifikasi jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya
dan pengaruhnya pada suatu benda yang dikenai gaya.
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
3. GAYA
MATERIMENU
A. PENGERTIAN GAYA
Gaya didefenisikan sebagai tarikan atau dorongan yang diberikan
kepada suatu benda yang menyebabkan benda diam menjadi bergerak
dan benda bergerak menjadi diam. Contohnya saat kamu mendorong
atau menarik gerobak atau saat kamu bermain basket.
Gaya disimbolkan dengan huruf F. Gaya dapat diukur dengan
menggunakan neraca pegas atau dinamometer. Besarnya gaya
dinyatakan satuan Newton (N). Satu Newton merupakan gaya yang
memberikan percepatan 1 m/s2 kepada massa 1 kg, atau dapat
dikatakan 1 N = 1 kg m/s2. Jika suatu benda dikenai suatu gaya, gaya
tersebut dapat menyebabkan:
benda diam menjadi bergerak
Benda bergerak menjadi diam
Arah gerak benda berubah
Benda berubah bentuk
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
4. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
B. JENIS-JENIS GAYA
Gaya berdasarkan sifatnya gaya dibedakan menjadi dua yaitu:
1.Gaya sentuh
Gaya sentuh adalah tarikan atau dorongan yang terjadi karena adanya
sentuhan antara dua benda atau lebih. Contoh dari gaya sentuh ini
antara lain:
• Gaya otot
Gaya otot adalah gaya yang berasal dari kekuatan otot, seperti
menarik, mengangkat, mendorong, menendang dan sebagainya.
• Gaya pegas
Gaya pegas adalah gaya yang ditimbulkan dari sebuah pegas karena
pegas ditarik atau ditekan. Salah satu contohnya.
• Gaya gesek
Gaya gesekan adalah gaya yang timbul karena adanya gesekan
relatif antara dua permukaan benda.
5. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
2. Gaya tak sentuh
Gaya tak sentuh adalah tarikan atau dorongan yang
terjadi tanpa adanya sentuhan dengan benda atau ada jarak antara
benda dan penyebab geraknya. Contoh dari gaya tak sentuh ini
antara lain:
•Gaya magnet
Gaya magnet adalah gaya yang ditimbulkan oleh magnet.
•Gaya listrik
Gaya listrik adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik.
•Gaya gravitasi
gaya gaya gravitasi adalah gaya tarik yang diakibatkan oleh
bumi. Contohnya saat kamu melempar batu keatas, maka batu
itu tetap akan jatuh kebawah karena adanya tarikan dari gaya
gravitasi.
6. GAYA
MATERI
C. ARAH GAYA
Seperti animasi diatas, pada saat kamu menendang bola kearah kanan maka bola tersebut akan
bergerak kearah kanan, dan begitu juga sebaliknya ketika kamu menendang bola tersebut kearah
kiri maka bola itu juga akan bergerak kearah kiri. Dari peristiwa diatas terlihat bahwa selain
memiliki nilai gaya juga memiliki arah. Karena gaya memiliki nilai dan arah maka gaya merupakan
besaran vektor.
MENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
7. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
D. Resultan Gaya
Jumlah total gaya yang bekerja pada suatu benda disebut
resultan gaya.
Resultan (R) merupakan satu gaya penganti untuk semua gaya yang
bekerja pada suatu benda. Resultan gaya ada dua yaitu :
1.Dua Buah Gaya Segaris dan Searah
Dua buah gaya atau lebih yang segaris dan searah dapat diganti
dengan sebuah gaya lain yang besarnya sama dengan jumlah gaya-
gaya tersebut. Untuk dua gaya yang searah, besar resultan gaya dapat
dirumuskan sebagai berikut.
R = F1 + F2
Keterangan:
R : resultan (N)
F 1 : gaya pertama (N)
F 2 : gaya kedua (N)
8. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
2.Dua Buah Gaya Segaris dan Berlawanan Arah
Dua buah gaya yang berlawanan arah, resultannya (R) dapat
dirumuskan sebagai berikut:
R = F1 – F2
Untuk dua buah gaya yang berlawanan berlaku:
•Keduanya akan saling mengurangi
•Arah resultan gaya, kearah gaya yang lebih besar
•Jika gaya yang diberikan sama besar maka R=0
Dua buah gaya segaris yang sama besarnya tetapi
berlawanan arah, maka resultannya sama dengan nol. Karena
resultan gaya yang bekerja pada benda nol, maka benda tidak
mengalami perubahan gerak. Keadaan benda seperti ini
dinamakan dalam keadaan seimbang.
9. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
Contoh Soal:
1. Sebuah meja didorong oleh dua orang dengan gaya searah masing-masing 10 N dan 15 N. Berapa besar gaya yang
bekerja pada meja?
Diketahui : F1 = 10 N
F2 = 15 N
F1 dan F2 searah
Ditanyakan : R = ...?
Jawab :
R = F2 + F1
R = 15 N + 10 N
R = 25 N
10. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
2. Diketahui dua buah gaya masing-masing 10 N ke arah kanan dan 15 N ke arah kiri. Hitung gaya perpaduan kedua gaya
tersebut dan tentukan arahnya!
Diketahui : F1= 10 N
F2= 15 N
F1 dan F2 berlawanan arah
Ditanyakan : R = ...?
Arah = ...?
Jawab :
R = F2 – F1
R = 15 – 10
R=5N
Arah R sama dengan arah F2 yaitu ke kiri. Jadi, besar perpaduan F1 dan F2 adalah 5 N, arahnya ke kiri.
11. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
E. Gaya Gesek
Gaya gesekan adalah gaya yang timbul akibat persentuhan
langsung antara dua permukaan benda dengan arah berlawanan
terhadap kecendrungan gerak benda. Jika permukaan benda yang
bergesekan kasar maka gaya gesek yang dihasilkan semakin besar.
Sebaliknya semakin halus permukaan maka gaya gesek yang dihasilkan
semakin kecil. Gaya gesek terbagi atas dua macam yaitu:
•Gaya gesek statis
yaitu gaya gesekan antara dua benda yang akan mulai bergerak atau
diam.
•Gaya gesek kinetis
yaitu gaya gesekan antara dua benda yg mana salah satu bendanya
ada yg bergerak.
12. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
1. Gaya Gesekan yang Menguntungkan
• Gaya gesek antara kaki dan permukaan lantai yang mengakibatkan kita dapat berjalan.
• Gaya gesekan parasut dengan udara menyebabkan para penerjun dapat melayang diudara dan jatuh perlahan.
• System rem pada kendaraan untuk memperlambat/ memberhentikan kendaraan.
• Gaya gesekan antara ban mobil bergerigi agar dapat mencengkram permukaan jalanan sehingga kendaraan tidak selip.
2. Gaya Gesekan yang Merugikan
• Gaya gesekan antara ban mobil atau motor dengan jalan mengakibatkan ban cepat tipis.
• Gaya gesekan antara piston dengan silinder dalam mesin mobil sehingga mesin cepat panas dan mengakibatkan mesin
cepat aus.
• Gaya geekan antara udara dengan badan pengendara sepeda motor yang menyebabkan gerak sepeda motor terhambat.
Itulah sebabnya kitasering melihat para pembalab sepeda motor menundukan badannya untuk mengurangi gesekan
dengan udara.
• Alas sandal dan sepatu menjadi tipis karena sering bergesekan dengan jalan.
13. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
F. Gaya Berat
Berat benda adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada benda
tersebut. Berat merupakan besaran vektor dengan arah gaya menuju pusat
bumi. Alat mengukur berat neraca pegas atau dinamometer. Satuan berat
dinyatakan dengan satuan gaya, yaitu newton(N). Secara matematis berat
dinyatakan sebagai berikut:
Berat = massa x percepatan gravitasi
w = m . g
keterangan:
w= berat (N)
m= massa (kg)
g= gravitasi (m/s2)
14. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
Contoh Soal:
1. Sebuah benda massanya 15 kg. Berapakah berat benda tersebut jika ditimbang di tempat yang percepatan gravitasinya 9,8
m/s²?
Diketahui : m = 15 kg
g = 9,8 m/s²
Ditanyakan : w = ...?
Jawab :
w = m g
= 15 9,8
= 147 kg m/s2 = 147 N
15. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
2. Massa seorang astronout dibumi adalah 60 kg. Berat astronout tersebut dibulan adalah? (diketahui massa bumi lebih besar
dari massa bulan)
Diketahui : mdibumi = 60 kg
gdibumi > gdibulan
Ditanyakan : w dibulan = ...?
Jawab :
w dibumi = w dibulan karena g dibumi > g dibulan maka
wdibumi > w dibulan
mdibumi x g dibumi > m dibulan x g dibulan
60 kg x 10 m/s² > w dibulan
600 N > w dibulan
Jadi w dibulan kecil dari 600 N
19. GAYA
EVALUASIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
4. Umar dan Amir sedang tarik tambang dengan arah yang berlawanan. Jika gaya Umar 25 N dan gaya Amir 20 N, maka
resultan dan arah gayanya adalah….
A.5 N kearah Umar
B.5 N kearah Amir
C.5 N kearah Umar dan Amir
D.5 N kearah kiri
21. GAYA
MENU TUJUAN PEMBELAJARANTUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
HUKUM NEWTON
Seperti yang terlihat pada video, sebuah robot
sedang bermain bola, dengan sedikit memberi dorongan pada
bola, bola akan menggelinding di atas lantai. Meskipun sudah
tidak ada gaya yang diberikan kepada bola, tetapi bola
tersebut tetap menggelinding beberapa saat. Mengapa hal itu
bisa terjadi?. Kamu akan mengetahui jawabannya dengan
mengikuti pembelajaran berikut ini.
Setelah mengikuti pembelajaran tentang hukum
Newton, kamu dapat menerapkan hukum newton untuk
menjelaskan berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari –
hari.
22. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
HUKUM NEWTON
Sir Isaac Newton adalah orang pertama yang merumuskan adanya gerak dan gaya gravitasi. Ada tiga Hukum Newton
yang sangat terkenal berkaitan dengan gerak, yaitu Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.
A. Hukum I Newton
Seperti animasi di atas ketika kamu sedang diatas motor, kemudian bus tiba-tiba bergerak, maka tubuh kamu terdorong
kebelakang dan ketika motor tersebut melaju kencang tiba-tiba direm, tubuh mu akan tertarik kedepan. Hal ini disebabkan
tubuh kita cenderung mempertahankan keadaannya semula, yaitu diam.Sebuah benda yang ringan memiliki kelembaman
yang lebih kecil daripada benda yang berat. Hal ini sesuai dengan Hukum I Newton.
23. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
HUKUM NEWTON
Hukum I Newton berbunyi, apabila resultan gaya yang
bekerja pada suatu benda sama dengan nol atau tidak ada gaya
yang bekerja pada benda, maka untuk benda yang bergerak akan
terus bergerak dengan kecepatan tetap pada lintasan yang
lurus, dan untuk benda diam selamanya akan terus diam.
Sifat benda yang mempertahankan keadaan diam atau
keadaan bergeraknya disebut inersia atau kelembaman. Oleh
karena itu, Hukum I Newton dikenal dengan sebutan hukum
kelembaman. Secara matematis hukum I Newton dinyatakan
sebagai berikut.
∑F=0
Rumus ini berlaku untuk benda diam atau benda bergerak dengan
kecepatan tetap.
24. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
HUKUM NEWTON
B. Hukum II Newton
Hukum II Newton berkaitan dengan resultan gaya yang tidak
sama dengan nol. Misalnya, ketika kamu mendorong meja hingga
bergerak. Mula-mula meja diam, karena tidak ada gaya yang bekerja.
Setelah didorong atau diberi gaya, barulah meja bergerak.
Sebenarnya, selain gaya dorong yang kamu lakukan, pada
meja juga terjadi gaya lain, seperti gaya gesekan dari lantai atau dari
angin. Jadi, pada prinsipnya gaya yang bekerja pada meja bukanlah
gaya tunggal, tetapi gabungan dari berbagai gaya yang dinamakan
resultan gaya. Resultan gaya inilah yang menghasilkan percepatan
benda.
Newton merumuskan hal ini dalam hukum keduanya, yaitu
percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada
suatu benda sebanding dan searah dengan resultan gaya tapi
berbanding terbalik dengan massa bendanya. Secara matematis
hukum II Newton dunyatakan sebagai berikut:
F= m.a
Keterangan:F= gaya yang bekerja (N)
m= massa benda (kg)
a= percepatan benda (m/s2)
26. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
HUKUM NEWTON
C. Hukum III Newton
Newton merumuskan hukum ketiganya, yaitu jika benda
pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda
kedua akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang
besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan. Pasangan kedua gaya
ini sering dikenal dengan gaya aksi– reaksi.
Faksi = -Freaksi
Keterangan:
F 1 : gaya aksi
F 2 : gaya reaksi
Tanda negatif menunjukkan kedua gaya berlawanan.
33. GAYA
MENU TUJUAN PEMBELAJARANTUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
Pada video tampak para pelari yang sedang
mengikuti perlombaan. Pelari tersebut membutuhkan energi
yang cukup besar agar dapat berlari dengan cepat. Dari
manakah pelari tersebut mendapatkan sumber energi? Kamu
akan mengetahui jawabannya dengan mengikuti
pembelajaran berikut ini.
Setelah mengikuti pembelajaran tentang hukum
Newton, kamu dapat menerapkan hukum newton untuk
menjelaskan berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari –
hari.
34. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
A.Pengertian Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Dalam SI satuan
energi dinyatakan dalam joule (J). Sedangkan dalam ilmu Biologi dan
kedokteran, satuan energi yang sering digunakan adalah kalori.
1 kalori=4,2 joule
Menurut hukum kekekalan energi, energi tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain.
B.Bentuk-Bentuk Energi
•Energi Panas
Energi panas adalah energi yang dihasilkan dari energi kinetik partikel-
partikel penyusun benda. Jika suhu benda semakin panas maka gerakan
partikel-partikel semakin cepat.
•Energi Bunyi
Energi bunyi adalahenergi yang dihasilkan oleh semua benda yang
bergetar. Energi bunyi mengalir melalui gelombang mekanik. Semakin
besar simpangan benda semakin besar pula energi bunyi yang dihasilkan.
Misalnyasenar gitar yang dipetik menghasilkan bunyi.
35. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
•Energi Kimia
Energi kimia adalah energi yang berasal dari reaksi senyawa-
senyawa. Misalnya energi yang tersimpan dalam
makanan, minuman, atau bahan bakar.
•Energi Listrik
Energi listrik adalah energi yang berasal dari muatan listrik. Alat-
alatyang dapat menghasilkan energi listrik diantaranyaadalah
baterai, aki (akumulator), dan generator.
•Energi Magnet
Energi magnet adalah energi yang dihasilkan oleh magnet
•Energi Cahaya
Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh adanya radiasi
gelombang elektromagnetik pada frekuensi cahaya tampak.
Contohnya cahaya , cahaya dari lampu, dan sebagainya.
•Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda terhadap
kedudukannya. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan
energi kinetik.
36. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
C. Sumber dan Pemanfaatannya
•Energi Matahari
Energi matahari dapat digunakan sebagai pemanas air
dengan memasang sel surya atau fotovoltaik.
•Energi Angin
Energi angin dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit
listrik, berupa kincir angin yang mampu mengerakan turbin
•Energi Air
Energiair dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik .
•Energi Biogas
Energi biogas adalah energi yang memanfaatkan kotoran
ternak untuk menghasilkan gas. Gas ini dapat
digunakansebagai bahan bakar kompor gas danlampu
penerangan.
37. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
•Energi Panas Bumi
Uap panas yang berada didalam bumi dapat dimanfaatkan
sebagai pembangkit listrik. Pembangkit listrik yang
memanfaatkan tenaga panas bumi disebut PLTP
•Energi Nuklir
Energi nuklir merupakan energi yang dihasilkan dari reaksi
inti atom. Contoh pemanfaatan energi nuklir adalah PLTN.
•Energi Minyak dan Batu Bara
Minyak bumi dan batu bara merupakan hasil tambang yang
dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Bahan bakar
minyak (BBM) merupakan sumber energi yang banyak
dimanfaatkan manusia untuk peralatan
transportasi, peralatan rumah tangga dan sektor industri.
38. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
E.PERUBAHAN BENTUK ENERGI
Mengubah energi mekanik
menjadi energi listrik
Mengubah energi kimia
menjadi energi cahaya
Mengubah energi gerak
menjadi energi bunyi
Mengubah energi kimia
menjadi energi panas
Mengubah energi listrik
menjadi energi cahaya
Mengubah energi listrik
menjadi energi gerak
Mengubah energi listrik
menjadi energi bunyi
Mengubah energi listrik
menjadi energi panas
39. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
F.Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi ditinjau dari gerak benda. energi
mekanik terdiri atas energi potensial dan energi kinetik.
•Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda disebabkan oleh
kedudukannya berdasarkan ketinggiannya atau keadaan diam. Secara
matematis, energi potensial dirumuskan :
Ep=m.g.h
•Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda bergerak.
Secara matematis energi kinetik dirumuskan :
Ek= ½ m.v²
•Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik yang dimiliki suatu benda dapat dituliskan sebagai
berikut:
Em= Ep+Ek
maka hukum kekekalan energi mekanik dapat dituliskan
Em1=Em2
40. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
Contoh Soal
1. Sebuah kelapa berada dipohon setinggi 7 m dari permukaan tanah, dan perkiraan massa buah kelapa itu 2 kg. jika
kecepatan gravitasinya 9,8 m/s ². Berapakah energi potensial yang dimiliki buah kelapa tersebut?
Diketahui : h=7 m
m=2 kg
g=9,8 m/s ²
Ditanya : Ep=..?
Jawab :
Ep=m.g.h
=2 kg x 9,8 m/s ² x 7 m
=137,2 J
41. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
2. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Jika massa benda tersebut 2 kg, berapakah energi kinetiknya?
Diketahui : v = 8 m/s
m=2 kg
Ditanya : Ek=..?
Jawab :
Ek= ½ m.v²
= ½ 2 kg x (8 m/s) ²
=64 J
42. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
3. Sebuah genting jatuh dari atas bangunan dengan energi kinetik dan energi potensialnya berturut-turut 15 J dan 7 J.
Berapakah energi mekanik genting tersebut?
Diketahui : Ek = 15 J
Ep = 7 J
Ditanya : Em =..?
Jawab :
Em= Ek + Ep
= 15 J + 7 J
=22 J
43. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
G.USAHA DAN DAYA
1. Usaha
Usaha merupakan gaya dikalikan dengan perpindahan yang
searah dengan gaya. Jika ada perpindahan sesuatu baru dapat
dikatakan melakukan usaha. Secara matematis usaha
dirumuskan sebagai:
W=F.s
Keterangan: W= usaha
F = Gaya
s = jarak
2. Daya
Daya merupakan kecepatan seseorang untuk melakukan usaha.
Secara matematis daya dinyatakan dalam persamaan:
P= W/t
P= [(F.s)/t)]
Keterangan: W= usaha
P = Daya
t = waktu
44. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
Contoh Soal:
1. Seekor kuda menarik gerobak dengan gaya 200N sejauh 5 m. Berapakah usaha yang dilakukan kuda untuk menarik
gerobak tersebut?
Diketahui : F = 200 N
s = 5 m
Ditanya : W =..?
Jawab :
W= F.s
= 200 N x 5 m
=1000 J
45. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
2. Jika sebuah mesin melakukan usaha sebesar 180.000 J selama 0,5jam, berapakah besarnya daya?
Diketahui : W = 180.000 J
t = 0,5 X3600 s = 1.800 s
Ditanya : P =..?
Jawab :
P= W/t
= 180.000 J / 1.800 s
=100 watt
46. GAYA
EVALUASIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
USAHA DAN ENERGI
1. Jika kita menyalakan kipas angin maka terjadi perubahan energi dari . . . .
A. Energi listrik menjadi energi panas
B. Energi listrik menjadi energi kimia
C. Energi listrik menjadi energi gerak
D. Energi panas menjadi energi listrik
51. GAYA
MENU TUJUAN PEMBELAJARANTUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
Pada gambar tampak seseorang sedang membuka tutup botol.
Untuk membuka tutup botol tersebut, ia menggunakan sebuah alat
pembuka tutup botol. Pembuka tutup botol termasuk pesawat sederhana
yang sering digunakan sehari-hari. Mengapa orang tersebut
menggunakan alat untuk membuka tutup botol? Dapatkah dia dengan
mudah membuka tutup botol dengan jarinya? Apakah yang dimaksud
dengan pesawat sederhana? Kamu akan mengetahui jawabannya
dengan mengikuti pembelajaran berikut ini.
Setelah mengikuti pembelajaran tentang hukum Newton, kamu
dapat menerapkan hukum newton untuk menjelaskan berbagai
peristiwa dalam kehidupan sehari – hari.
52. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
A. Tuas (Pengungkit)
Tuas adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan atau
mengangkat beban dengan gaya yang lebih kecil dari bebannya. Sistem kerja
tuas terdiri atas tiga bagian, yaitu beban, titik tumpu, dan kuasa. Berdasarkan
posisi bagian-bagian sistem kerjanya, maka tuas dikelompokkan menjadi
tiga, yaitu tuas jenis pertama, kedua, dan ketiga.
1. Tuas Jenis Pertama
Pada tuas jenis pertama posisi titik tumpu berada diantara beban dan kuasa.
Dengan kata lain, beban dan kuasa berada pada sisi yang berlainan dari
titik tumpu.Contoh penggunaan tuas jenis pertama ini adalah linggis untuk
mengankat batu, tang pemotong, gunting, dan sebagainya.
2. Tuas Jenis Kedua
Pada tuas jenis kedua, posisi titik tumpu berada pada salah satu ujung
tuas, sedangkan beban terletak diantara titik tumpu dan kuasa. Contoh
penggunaan tuans jenis kedua ini adalah pembuka tutup botol.
53. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
3. Tuas jenis ketiga
Pada tuas jenis ketiga posisi titik tumpu benda berada pada salah
satuujungnya, sedangkankuasa terletak antara titik tumpu dan beban.
Contohnya pada saat kamu mengangkat barbel, siku mu sebagai titik
tumpu, lengan sebagaikuasa danbarbel pada telapak tangan sebagai beban.
Pada tuas berlaku hubungan sebagai berikut
F x lk = w x lb
Keterangan :w= beban
F =kuasa
lk = lengan kuasa
lb = lengan beban
Perbandingan antara beban dan kuasa atau antara lengan kuasa dan beban
disebut dengan keuntungan mekanis (KM). secara matematis KM dapat
dirumuskan sebagai berikut
KM = W/F = lk / lb
54. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
Contoh Soal:
Sebuah batu besar dengan massa 80 kg akan dijungkit dengan sebuah tuas yang panjangnya 1,5 m. jika lengan beban adalah
0,5m, berapakah kuasa yang diperlukan agar batu dapat terangkat dan berapakah keuntunganmekanis tuas tersebut
Diketahui: m = 80 kg l = 1,5 m
lb = 0,5 m g = 9,8 m/s2
Ditanya: F …..? KM…..?
Jawab :
w= m.g
= 80 kg x 9,8 m/s2
= 784 N
lk= l - lb
= 1,5 m – 0,5 m = 1 m
F x lk = W x lb
F =(lb / lk) W
=(0,5/1) x 784 N
= 392 N
KM=W/F
=784/392
= 2 N
55. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
B. Katrol
Katrol merupakan pesawat sederhana berbentuk roda yang
sekelilingnya diberi tali. Berdasarkan rangkaiannya katrol terdiri dari
katrol tetap,katrol bergerak, dan sistem katrol.
1. Katrol Tetap
Katrol tetap adalah suatu katrol yang tidak berpindah tempatnya
tetapi hanya berputar saja. Pada Katrol Tetap Titik Tumpu terletak
pada sumbu katrol artinya Jarak antara Titik Beban ke Titik
Tumpu sama dengan jarak antara kuasa ke titik tumpu dengan
demikian maka panjang lengan beban sama dengan panjang
lengan kuasa.
Karena lk = lb maka w= F, sehingga didapat keuntungan
mekanisnya
KM= w/F =1
2. Katrol Bergerak
Katrol bergerak adalah katrol yang ikut bergerak bersama beban.
Pada katrol bergerak titik tumpu terletak pada tali yang terikat
pada tempat tertentu sedangkan titik beban terletak pada pusat
(poros) katrol dan titik kuasa terletak pada tali yang ditarik gaya.
Karena 2lk = lb maka F=(1/2)w, sehingga didapat keuntungan
mekanisnya
KM= w/F =2
56. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
3. Sistem katrol
Sistem katrol adalah beberapa katrol yang disatukan dalam blok
katrol sehingga dapat bergerak. Dengan menggunakan sistem katrol
ini, kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban dapat diperkecil.
Dalam sistem katrol F= (1/n) w dimana n adalah banyaknya katrol
yang terdapat pada sistem katrol. Keuntungan mekanis dari sistem
katrol dapat dituliskan:
KM= w/F =n
Contoh Jika katrol menggunakan tali yang menahan beban berjumlah
6, maka keuntungan mekaniknya adalah 6 kali.
57. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
Contoh:
1. Sebuah beban dengan massa 30 kg akan diangkat dengan bantuan katrol tetap. Berapakah gaya yang diperlukan dan
berapa keuntungan mekanisnya jika g= 10 m/s ².
Diketahui : m= 30 kg
Ditanya : F =..? KM =..?
Jawab :
w= m.g
= 30 kg x 10 m/s ²
=294 N
F=w
= 294 N
KM= w/F
= 294/294 = 1
58. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
Contoh Soal:
Sebuah beban dengan massa 30 kg akan diangkat dengan bantuan katrol bergerak. Berapakah gaya yang diperlukan dan
berapa keuntungan mekanisnya jika g= 10 m/s ².
Diketahui : m= 30 kg
Ditanya : F=..? KM =..?
Jawab :
w= m.g
= 30 kg x 10 m/s ²
=294 N
F=w
= (1/2) 294 N
= 147 N
KM= w/F
= 294/147 = 2
59. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
C. Bidang miring
Bidang miring adalah usaha memindahkan benda ketempat
yang lebih tinggi. Misalnya, memindahkan kotak barang dari atas
tanah kedalam sebuah truk. Contoh bidang miring dalam kehidupan
sehari-hari diantaranya sekrup, bor kayu, tangga, dan papan yang
dimiringkan.
Usaha yang dilakukan kuasa F pada bidang miring (WF)
harus sama dengan usaha yang dilakukan beban pada arah vertikal
(WB).dapat dirumuskan sebagai berikut.
WF = WB
F.s = w.h
s/h= w/F
Keuntungan mekanisnya adalah sebagai berikut.
KM =w/F= s/h
60. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
Keterangan :
F = kuasa/ gaya (N)
w = beban/ gaya berat beban (N)
s = panjang bidang miring (m)
h = tinggi bidang miring (m)
WF= usaha dari kuasa F
WB= usaha dari beban w
Salah satu aplikasi bidang miring adalah baji. Baji adalah
benda keras yang terbuat dari batu atau logam yang dibuat
tebal pada salah satu ujungnya sedangkan ujung yang lain
dibuat lebih tipis sehingga bagian ujung yang tipis menjadi
lebih tajam. Contoh dari baji antaralain
paku, pahat, kapak, dan pisau.
61. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
Sebuah drum bermassa 200kg akan dinaikkan dari tanah keatas sebuah truk setinggi 1,2m dengan menggunakan bidang
miring sepanjang 5 m. berapakah kuasa yang harus dilakukan untuk memindahkan drum tersebut? (g=10 N/kg)
Diketahui: m = 200 kg
g = 10 N/kg
h = 1,2 m
s = 5 m
Ditanya : F =…..?
Jawab:
w= m.g
= 200 kg x 10 N/kg
= 2000 N
F.s = w.h
F = (2000 N x 1,2 m) / 5 m
= 480 N
62. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
PESAWAT SEDERHANA
D. Roda Gigi (GIR)
Roda gigi (gir) termasuk pesawat sederhana yang dapat mengubah besar gaya dan kecepatan putar. Salah satu penerapan
roda gigi dalam keseharian adalah roda gigi pada jam mekanis. Jam mekanis terbentuk dari beberapa roda gigi yang
saling menggerakkan. Setiap roda gigi memiliki jumlah gigi yang berbeda.
68. GAYA
MENU TUJUAN PEMBELAJARANTUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
Seekor bebek memiliki kaki yang berselaput. Mengapa kaki ayam
dan kaki bebek saat berada di tanah becek, kaki ayam terperosok lebih
dalam dibandingkan kaki bebek? Pertanyaan tersebut erat kaitannya dengan
tekanan yang dihasilkan oleh masing-masing binatang. Semakin dalam kaki
binatang terperosok ke dalam tanah, semakin besar tekanan pada tanah.
Lalu, faktor-faktor apa saja yang memengaruhi tekanan suatu benda?Kamu
akan mengetahui jawabannya dengan mengikuti pembelajaran berikut ini.
Setelah mengikuti pembelajaran tentang hukum Newton, kamu dapat
menerapkan hukum newton untuk menjelaskan berbagai peristiwa dalam
kehidupan sehari – hari.
69. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
A. Tekanan Pada Zat Padat
Tekanan pada zat padat dapat didefenisikan sebagai besarnya
gaya yang bekerja tegak lurus pada suatu bidang permukaan
tersebut. secara matematis, tekananpada zat padatdapat dinyatakan
sebagai:
P=F/A
Keterangan: P= tekanan
F= Gaya
A= Luas permukaan
Satuan tekanan berdasarkan SI ditetapkan dalam Pascal (Pa).
1 Pa= 1 N/m2
Satuan tekanan dalam cgs adalah
1 atm= 76 cmHg
Tekanan pada permukaan benda ditentukan oleh besar gaya
dan luas bidang tekanan tempat gaya bekerja. Semakin kecil luas
bidang tekannya maka tekanannya semakin besar. Sebaliknya
semakin besarluas bidang tekannya maka tekanannya semakin
kecil.
71. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
B.TEKANAN ZAT CAIR
Tekanan zat cair atau tekanan hidrostatis adalah tekanan
pada zat cair yang disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri yang
memberikan gaya ke segala arah. Besarnya tekanan hidrostatis
bergantung pada:
• massa jenis zat cair (ρ)
• percepatan gravitasi (g)
• kedalaman zat cair (h)
Pada zat cair, semakin dalam suatu tempat dalam zat cair
maka tekanan pada tempat itu akan semakin besar. Secara
matematis, tekanan hidrostatis dinyatakan dalam persamaan:
Ph = ρ.g.h
73. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
C. Bejana Berhubungan
Bejana berhubungan adalah dua pipa atau lebih yang saling
dihubungkan oleh sebuah pipa sehingga zat cair dalam bejana tersebut
mengalir dari bejana yang satu ke bejana yang lain.
“Dalam bejana berhubungan yang diisi dengan satu jenis zat cair, dalam
keadaan setimbang, permukaan zat cair terletak dalam satu bidang
datar.”
Dan untuk bejana berhubungan yang diisi dengan dua zat cair
yang berbeda, akan berlaku: “Dalam bejana berhubung yang diisi
dengan dua macam jenis zat cair yang massa jenisnya berlainan, dalam
keadaan setimbang, tinggi permukaan zat cair diatas bidang batas yang
bersamaan berbanding terbalik dengan massa jenisnya.”
secara matematis tekanan pada bejana berhubungan dapat dituliskan
sebagai berikut:
P1=P2
ρ 1.g.h1= ρ2.g.h2
ρ1.h1= ρ2.h2
74. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
Contoh:
Sebuah bejana berhubungan berisi dua zat cair, yaitu air raksa denga massa jenis 13600 kg/m³ setinggi 50 cm dan air dengan
massa jenis 1000 kg/m³. Berapakah tinggi air dari keadaan setimbang?
Diketahui : ρ air raksa= 13600 kg/m³
h air raksa= 50 cm =0.5 m
ρ air = 1000 kg/m³
Ditanya : h air=..?
Jawab :
ρ1.h1= ρ2.h2
13600 kg/m³ x 0,5 m= 1000 kg/m³. h air
h air = 6.800/1000
= 6,8 m =68 cm
75. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
D. Hukum Pascal
Prinsip pascal dikemukakan oleh Blaise Pascal yang berbunyi:
“Tekanan yang diberikan pada suatu cairan dalam suatu ruang tertutup
akan diteruskan kesetiap titik tanpa ada pengurangan.
Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
P1=P2
F1 / A1 = F2 / A2
Alat-alat yang menggunakan prinsip pascal antara lain:
• Pompa hidrolik
• Dongkrak hidrolik
• Rem hidrolik
• Alat pengangkat mobil
76. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
Contoh:
Sebuah mesin pengangkat mobil mempunyai luas penampang kecil dan besar seluas 8 cm2 dan 20 cm2. Jika gaya tekan di
penampang kecil 20 N maka gaya angkat di penampang besar adalah . . . .
Diketahui : F1 = 20 N
A1 = 8 cm2
A2 = 20 cm2
Ditanya : F2 =..?
Jawab :
F2 / A2 = F1 / A1
F2 = (F1 A2) / A1
= (20 N x 20 cm2)/8 cm2
=400N/8
=50N
77. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
E. Hukum Archimedes
Bunyi hukum Archimedes, “ Sebuah benda yang tenggelam
seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida diangkat keatas oleh sebuah
gaya yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan”. Secara matematis
hukum Archimedes dirumuskan sebagai berikut:
FA = ρ.v.h
Ketika suatu benda tercelup keair, beratnya bukan benar-benar hilang.
Benda terasa lebih ringan apabila didalam air karena benda tersebut
mendapatkan gaya dorong keatas.
Gaya keatas(FA) = berat benda sesungguhnya –
Berat benda yang hilang (berat semu)
Peristiwa dalam hukum Archimedes:
• Tenggelam (w > FA)
• Melayang (w = FA)
• Terapung (w < FA)
Alat-alat yang menerapkan hukum Archimedes, antara lain kapal
laut, kapal selam, galangan kapal, balon udara, dan hidrometer (alat untuk
mengukur massa jenis benda).
78. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
Contoh:
Kapal dengan volume 50.000 m3, terapung di atas air laut dengan massa jenis1.200 kg/m3. Jika bagian kapal yang terbenam
di dalam air laut hanya setengahnya maka berat kapal di udara adalah . . . .
Diketahui : v= 50.000 m3
ρ= 1.200 kg/m3
h=50 % volume kapal
Ditanya :w udara=..?
Jawab :
W udara = F keatas
W udara= ρ. 50 % volume kapal. g
= 1000 kg/m ³ x (50/100)(50000) x10
= 250.000.000 N
79. GAYA
MATERIMENU
TUJUAN
PEMBELAJARAN
MATERI EVALUASI
TEKANAN
F. Tekanan Udara
Tekanan udara terjadi karena udara memiliki berat. Semakin tinggi
suatu tempat, semakin kecil tekanan udaranya.
Alat yang biasa digunakan untuk mengukur tekanan udara disebut
barometer. Tekanan udara pada barometer air raksa dibaca dalam
sentimeter raksa (cmHg).
Berdasarkan hasil penelitiannya, Evangelista Torricelli menyimpulkan
bahwa setiap kenaikan 10 m dari permukaan laut, tekanan udara akan
turun sebesar 1mmHg.
Berdasarkan kesimpulan torricelli hubungan antara ketinggian tempat
dan tekanan udara dirumuskan sebagai berikut:
h= [ (76-x)/0,1). 10 m
Alat pengukur tekanan udara antara lain adalah barometer
raksa, barometer air, dan barometer aneroid (logam)
