• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
18 bab 16 hukum hukum newton
 

18 bab 16 hukum hukum newton

on

  • 19,741 views

 

Statistics

Views

Total Views
19,741
Views on SlideShare
19,741
Embed Views
0

Actions

Likes
7
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    18 bab 16 hukum hukum newton 18 bab 16 hukum hukum newton Document Transcript

    • BAB16 HUKUM-HUKUM NEWTON Aduh! Aku kesalsekali! Bus yang tadiaku tumpangi sering Benarkah? Kenapamengerem mendadak sih setiap kali kita sampai aku hampir naik kendaraan yang terantuk kursi direm mendadak kita depanku! selalu tersungkur ke depan? Itu karena sifat kelem- baman yang kita miliki. Lembam? Apa itu? Kamu benar-benar nggak tahu, ya? Wah kamu beruntung. Kebetulan kita nanti akan belajar hukum- hukum Newton. Benar. Kita akan belajar tentang kelembaman pada hukum I Newton. Hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada hukum II Newton. Serta gaya aksi-reaksi pada hukum III Newton. Setelah mempelajari bab ini kita akan memahami penerapan hukum- hukum Newton dalam kehidupan sehari- hari.
    • Gerbang Dok. Penerbit Gambar 16.1 Bola tetap menggelinding meski gaya dorong telah dilepaskan P erhatikan gambar di atas! Seorang anak sedang bermain bola. Dengan sedikit memberi dorongan pada bola, bola akan menggelinding di atas lantai. Meskipun tangan anak tersebut sudah tidak mendorong bola, tetapi bola tersebut tetap menggelinding beberapa saat. Mengapa hal itu bisa terjadi? Untuk menjawab pertanyaan tersebut simaklah materi berikut dengan saksama. Kata kunci: hukum I Newton – hukum II Newton – hukum III Newton – kelembaman – gaya aksi – gaya reaksi A. Hukum Newton Pada pelajaran sebelumnya kita telah mempelajari gaya. Gaya yangdikenakan atau diberikan pada suatu benda dapat mengakibatkan perubahanbentuk dan atau gerak benda tersebut. Kali ini kita akan mempelajari gerakbenda dan gaya yang memengaruhi gerak benda tersebut. Permasalahan gerak dan penyebabnya telah menarik perhatian para ahli Rep. www.horazfilsafat alam selama berabad-abad. Permasalahan ini mulai menemukan titikterang pada masa Galileo dan Newton. Pada abad ke-17, Galileo menyadari bahwa suatu benda menjadi lebihlambat atau lebih cepat jika sejumlah gaya bekerja pada benda tersebut. Jika Gambar 16.2 Isaac Newton mengemukakan hukum-hukumgaya yang bekerja pada benda dihilangkan maka benda akan terus bergerak tentang gerak yang dikenalpada garis lurus. sebagai hukum Newton Galileo menyatakan bahwa suatu benda akan mengalami perubahan kelajuanhanya saat benda dikenai suatu gaya. Dia juga berpendapat bahwa suatu bendaakan bertambah cepat atau melambat selama gaya yang bekerja pada bendatidak saling meniadakan. Berdasarkan gagasan Galileo tersebut, seorang ilmuwanInggris, yaitu Sir Isaac Newton menjelaskan tentang gaya dan gerak. 188 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton
    • Gagasan-gagasan Newton dituangkan melalui ketiga hukumnya dalam bukuberjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathemathica atau yang lebih dikenalsebagai Principia. Ketiga hukum tentang gerak dan gaya yang dikemukakan olehNewton dikenal sebagai hukum Newton. Hukum I dan II Newton mengikuti gagasanyang dikemukakan oleh Galileo. Sedangkan hukum III Newton membicarakanmengenai gaya aksi dan reaksi. Apa dan bagaimana penerapan ketiga hukumNewton tersebut akan kita pelajari berikut ini. B. Hukum I Newton Gambar 16.1 di depan menunjukkan seorang anak yang menggelindingkanbola di atas lantai. Bola menggelinding karena diberi gaya dorong oleh anaktersebut. Namun, bola tetap menggelinding meskipun tangan anak tersebut tidaklagi menyentuh bola. Dengan demikian, bola tetap menggelinding meskipun tidak ada gaya yangbekerja pada bola. Hal ini merupakan contoh dari hukum I Newton. Untuk lebihmemahami hukum I Newton, perhatikan percakapan di bawah ini! Dina, mengapa kalau kita berada di dalam bus yang sedang berhenti, tiba-tiba digas mendadak, badan kita Ya, karena kita terdorong ke belakang? mempertahankan keadaan awal kita yang semula diam. Apakah setiap benda akan berusaha mempertahan- kan keadaan awalnya? Ya, kamu benar. Dari percakapan di atas dapat kita ketahui bahwa jika kita berada di dalamsebuah bus yang sedang berhenti kemudian digas mendadak maka badan kitaakan terdorong ke belakang. Hal ini terjadi karena badan kita akan memper-tahankan keadaan awalnya, yaitu diam. Bus yang digas mendadak akan bergerakke depan sehingga badan kita terdorong ke belakang (berlawanan dengan arahgerak bus). Berdasarkan peristiwa di atas, dapat disimpulkan bahwa ketika gaya luardihilangkan, setiap benda akan berusaha mempertahankan keadaan awalnya,yaitu diam atau bergerak lurus beraturan. Hal ini sesuai dengan hukum I Newtonyang berbunyi: Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka bendayang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurusberaturan akan tetap bergerak lurus beraturan.Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 189
    • Secara matematis, hukum I Newton dapat dituliskan sebagai berikut. ΣF = 0 . . . (16.1) Sebaiknya TahuKeterangan: Rep. www.sicurauto-video.it.Σ F : resultan gaya (N) Sifat benda yang mempertahankan keadaan awalnya disebutkelembaman atau inersia. Sehingga hukum I Newton disebut juga hukumkelembaman. Kelembaman yang dimiliki suatu benda diam membuatnyasulit digerakkan. Akan tetapi jika benda tersebut bergerak makakelembamannya akan menyebabkan benda terus bergerak lurus. Untuk Gambar 16.3 Sabuk pengaman dan kantong udara berfungsimelawan kelembaman benda diperlukan suatu gaya tertentu. Gaya yang menahan kelembamandiperlukan untuk melawan kelembaman sebanding dengan massa Salah satu penerapan hukum Ibenda, karena semakin besar massa benda tersebut, kelembamannya Newton adalah sabuk peng-juga semakin besar. aman dan kantong udara. Untuk memahami hukum I Newton, lakukan kegiatan berikut! Setelah Tanpa adanya gaya penahan dari sabuk pengaman ataukamu memahami hukum I Newton melalui praktikum 1, coba kerjakan kantong udara, kelembamanpelatihan di bawahnya! boneka uji tabrakan pada gambar di atas akan mem- bawanya menembus kaca depan mobil. (Dikutip seperlunya dengan perubahan dari Pustaka Sains Tersambung Internet: Energi, Gaya, dan Gerak. Pakar Raya. 2006) Praktikum 1 Hukum I Newton A. Tujuan Menyelidiki sifat kelembaman suatu benda. B. Alat dan Bahan 1. Meja 1 buah 2. Kertas 1 buah 3. Gelas plastik 1 buah C. Langkah Kerja 1. Letakkan kertas di atas meja! 2. Letakkan gelas di atas kertas tersebut! 3. Tariklah kertas dengan cepat! Amati apa yang terjadi! 4. Lakukan langkah 1–2 kemudian tarik kertas secara perlahan-lahan! Amati apa yang terjadi! 5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! 6. Sampaikan kesimpulan di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lain untuk menanggapi! 7. Kembalikan alat dan bahan yang telah selesai kamu gunakan ke tempat semula! 190 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton
    • Diskusi Diskusikan dengan kelompokmu tentang peristiwa-peristiwa di sekitarmu yang sesuai dengan hukum I Newton! Tulis hasil diskusimu dan kumpulkan pada gurumu untuk didiskusikan bersama! C. Hukum II Newton Kita telah mempelajari tentang resultangaya pada bab sebelumnya. Masih ingatkahkamu apa yang dimaksud dengan resultangaya? Perhatikan gambar 16.4 di samping!Pada gambar tampak 2 orang sedang men-dorong lemari. Resultan gaya yang bekerja padalemari merupakan penjumlahan dari gaya yang Dok. Penerbit Dok. Penerbitdiberikan oleh masing-masing orang. Resultangaya yang dialami lemari lebih besar daripadagaya yang diberikan oleh masing-masing orang, (a) (b)sehingga lemari lebih mudah digeser. Jika Gambar 16.4 Lemari akan lebih mudah digeser dengan gaya yang lebihlemari tersebut hanya didorong oleh salah satu besarorang dengan gaya yang lebih kecil daripada resultan gaya kedua orang tersebutmaka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yangbekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat. Perhatikan gambar 16.5 di samping! Jika kamu mendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnya sama dengan besar gaya yang digunakan untuk menggeser lemari maka meja tersebut akan bergeser lebih cepat. Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakin kecil massa suatu benda, benda akan lebih cepat bergerak. Dok. Penerbit Peristiwa-peristiwa di atas sesuai dengan hukum Hukum II II Newton yang berbunyi: NewtonGambar 16.5 Meja yang massanya Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yanglebih kecil lebih mudah digeser bekerja pada benda berbanding lurus dengan besardaripada lemari gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut. ΣF a= m ΣF = m .a . . . (16.2)Keterangan:a : percepatan benda (m/s2)m : massa benda (kg)Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 191
    • Contoh penerapan hukum II Newton adalah pada gerakan di dalam lift. Ketikakita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubahsesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya beratyang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknyaterjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak kebawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalamkeadaan diam. Cara penghitungan matematis dari hukum II Newton dapat kamu simak padacontoh soal berikut ini.Contoh Soal Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengan percepatan 2 m/s. Berapakah besar gaya yang diberikan pada benda? Penyelesaian: Diketahui: m = 10 kg a = 2 m/s Ditanyakan: F = . . .? Jawab: F=m· a F = 10 . 2 F = 20 N Jadi, gaya yang bekerja pada benda adalah 20 N. Ketika kamu duduk di kelas VII, kamu telah mempelajari gerak lurus. HukumII Newton juga dapat diterapkan pada gerak lurus, terutama gerak lurus berubahberaturan (GLBB). Dalam GLBB berlaku persamaan berikut. v = v0 + a . t 1 s = v0 . t + . a . t2 . . . (16.3) 2 v = v 02 + 2 . a . s Untuk lebih memahami penerapan hukum II Newton pada GLBB, simaklahcontoh soal berikut!Contoh soal Sebuah mobil bermassa 2.000 kg bergerak dengan kelajuan 16 m/s. Jika mobil tersebut direm dengan gaya 8.000 N, berapakah jarak yang ditempuh mobil mulai direm sampai berhenti? Penyelesaian: Diketahui: m = 2.000 kg v 0 = 16 m/s v t = 0 m/s (karena berhenti) 192 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton
    • Σ F = -8.000 N Ditanyakan: s = . . .? Jawab: Langkah 1 Menentukan perlambatan mobil, karena mobil mengalami pengereman maka percepatan bernilai negatif. ΣF = m . a -8.000 = 2.000 . a a = -4 m/s Langkah 2 Menentukan jarak yang ditempuh selama perlambatan. v 2 = v 02 + 2 . a . s 0 = 162 +2 . (-4) . s 0 = 256 – 8s 8s = 256 s = 32 m Jadi, jarak yang ditempuh mobil dari mulai direm hingga berhenti adalah 32 m. Setelah kamu memahami materi dan contoh soal di atas, coba kerjakansoal-soal berikut! Kerja Mandiri 1 Kerjakan soal berikut dengan tepat! 1. Sebutkan bunyi hukum II Newton! 2. Sebutkan 3 contoh peristiwa sehari-hari yang melibatkan hukum II Newton! 3. Seorang anak mendorong balok yang massanya 5 kg dengan gaya 4,5 N. Berapakah percepatan balok tersebut? D. Hukum III Newton Mengapa ketika jari tangan kita menekan meja semakin kuat akan terasasakit? Sebenarnya ketika kita menekan meja berarti kita memberikan gaya padameja. Tangan kita akan merasa sakit sebab meja akan memberikan gaya yangbesarnya sama dengan gaya tekan tangan kita, tetapi arahnya berlawanan. Jadi,jika kita perhatikan, gaya bukanlah sesuatu dalam benda tersebut tetapi merupakaninteraksi antara dua benda. Peristiwa di atas merupakan contoh dari hukum III Newton, yang dikenal Hukum IIIsebagai hukum aksi-reaksi, yang bunyinya: NewtonHukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 193
    • Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda keduaakan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.Secara matematis, hukum III Newton dapat dinyatakan dengan rumus berikut. F1 F aksi = F reaksi . . . (16.4) F2 Hukum III Newton berlaku pada dua gaya yang merupakan pasanganaksi-reaksi. Dua gaya dikatakan pasangan aksi-reaksi jika:1. bekerja pada dua benda yang berbeda, F32. saling berinteraksi, F43. besarnya sama dan berlawanan arah. w Untuk lebih memahami hukum III Newton tentang gaya aksi-reaksi Gambar 16.6 Bola digantungperhatikan gambar 16.6 di samping! Pada gambar 16.6 gaya-gaya yang dengan tali pada dindingbekerja adalah sebagai berikut.F 1 = gaya yang diberikan tali pada dindingF 2 = gaya yang diberikan dinding pada taliF 3 = gaya yang diberikan bola pada tali Sebaiknya TahuF 4 = gaya yang diberikan tali pada bolaw = gaya berat bola F 1 dan F 2 serta F 3 dan F 4 adalah pasangan gaya aksi-reaksi. Keduapasang gaya tersebut bekerja pada dua benda yang berbeda dan salingberinteraksi. Besar gaya F 1 dan F 2 adalah sama tetapi arahnya Rep. www.tms.orgberlawanan. Demikian pula dengan gaya F 3 dan F 4. Sedangkan gaya F 2 dan F 3 bukan pasangan gaya aksi-reaksi karenakedua gaya tersebut bekerja pada satu benda yang sama, yaitu tali. F 3 Gambar 16.7 Roket menggu-dan w bukan merupakan pasangan aksi-reaksi meskipun kedua gaya nakan prinsip hukum III Newtontersebut besarnya sama, berlawanan arah, dan bekerja pada dua benda Hukum ketiga Newton berlakuyang berbeda, karena kedua gaya tersebut tidak saling berinteraksi. pada roket. Roket mendorong Jadi, dari kelima gaya tersebut yang merupakan pasangan aksi-reaksi dan membuang gas ke bawah. Sesuai hukum III Newtonadalah: maka gas mendorong roket ke atas. Jika dorongan ke atas1. F 1 dan F 2 melebihi berat pesawat maka2. F 3 dan F 4 roket akan meluncur ke atas. Contoh penerapan hukum III Newton dapat kita jumpai pada peristiwamerapatnya perahu ke dermaga. Ketika tali perahu telah terikat ke dermaganamun perahu belum merapat ke dermaga maka nelayan akan menariktali perahu. Nelayan tersebut memberikan gaya tarik yang arahnyamenjauhi dermaga, hal ini menyebabkan perahu mendekat ke dermaga. TipsPerahu dapat mendekat ke dermaga karena adanya gaya reaksi yangarahnya berlawanan dengan gaya tarik yang diberikan oleh nelayan. Jika terdapat pasangan gaya aksi-reaksi, kita tentukan salahUntuk lebih memahami gaya aksi-reaksi, lakukan praktikum berikut! satu gaya sebagai aksi dan yang lain sebagai reaksi (boleh dibolak-balik). 194 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton
    • Praktikum 2 Hukum III Newton A. Tujuan Mengetahui besarnya gaya aksi dan reaksi dengan menggunakan neraca pegas. B. Alat dan Bahan 1. Neraca pegas 2 buah 2. Statif dan klem 1 set C. Langkah Kerja 1. Pasang statif dan klem pada meja kemudian gantungkan kedua pegas secara seri seperti tampak pada gambar! 2. Tarik neraca pegas kedua dan perhatikan besar skala yang ditunjukkan oleh kedua neraca! 3. Ulangi langkah 1–2 sebanyak 4 kali dengan besar gaya yang berbeda-beda! Catat besar gaya yang terbaca pada neraca pegas ke dalam tabel berikut! Gaya Tarikan Neraca I Neraca II 1 ...N ...N 2 ...N ...N 3 ...N ...N 4 ...N ...N 5 ...N ...N 4. Diskusikan kegiatan di atas dengan kelompokmu kemudian buat kesimpulannya! Sampaikan hasil diskusimu di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lain untuk menanggapi hasil diskusimu! 5. Kembalikan semua alat dan bahan ke tempat semula! Berdasarkan percobaan di atas, diperoleh hasil bahwa jarum pada keduaneraca pegas menunjukkan angka yang sama. Dengan demikian, terbukti bahwaF aksi = F reaksi.Sekarang, coba kamu kerjakan pelatihan berikut!Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 195
    • Kerja Mandiri 2 Kerjakan soal berikut dengan tepat! Sebuah mangkuk plastik diletakkan di atas buku. Kedua benda tersebut diletakkan di atas meja. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut kemudian sebut dan jelaskan gaya-gaya mana sajakah yang merupakan pasangan aksi-reaksi! Kumpulkan tugasmu pada guru untuk kemudian didiskusikan bersama teman-teman sekelas! Rangkuman 1. Hukum I Newton berbunyi: ”Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan”. Secara matematis, hukum I Newton dapat dituliskan sebagai berikut. ΣF = 0 Contoh penerapan hukum I Newton adalah ketika kita berada dalam bus yang bergerak kemudian direm mendadak maka tubuh kita akan terdorong ke depan. 2. Hukum II Newton yang berbunyi: ”Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda”. Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut. ΣF a= atau Σ F = m . a m Contoh penerapan hukum II Newton adalah ketika menggeser benda. Misalnya, sebuah lemari akan lebih mudah digeser atau didorong oleh 2 orang daripada hanya didorong oleh 1 orang saja. 3. Hukum III Newton bunyinya: ”Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua akan memberikan gaya balasan yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”. Secara matematis, hukum III Newton dirumuskan: F aksi = F reaksi Contoh penerapan hukum III Newton adalah ketika kita menekan benda. Misalnya, kita menekan meja. Semakin keras kita menekan meja, tangan kita akan semakin sakit. Hal ini dikarenakan meja memberikan gaya dorong yang besarnya sama dengan gaya tekan yang kita berikan.196 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton
    • Soal-soal Uji KompetensiA. Ayo, berilah tanda silang pada jawaban yang paling tepat! 1. Hukum I Newton dikenal sebagai hukum a. 1 m/s2 .... b. 1,25 m/s2 a. kekekalan c. 1,5 m/s2 b. kelembaman d. 2 m/s2 c. aksi-reaksi 7. Seorang anak melempar bola dengan d. keseimbangan gaya 3 N sehingga bola bergerak dengan 2. Benda akan cenderung tetap diam atau percepatan 3 m/s2. Massa bola yang bergerak jika resultan gaya yang bekerja dilempar adalah . . . . pada benda sama dengan . . . . a. 1 kg a. nol b. 2 kg b. 1 c. 3 kg c. 2 d. 4 kg d. 3 8. Hukum III Newton dikenal dengan hukum 3. Jika kita berada di dalam bus yang se- .... dang berjalan, tiba-tiba direm maka a. kelembaman badan kita akan terdorong . . . . b. aksi-reaksi a. ke samping c. kesetimbangan b. ke bawah d. Pascal c. ke depan 9. Berikut ini yang bukan merupakan syarat d. ke belakang aksi-reaksi adalah . . . . 4. Hukum I Newton dirumuskan . . . . a. besarnya gaya sama b. arah gaya berlawanan a. Σ a = m · F c. gayanya searah b. Σ m = F · a d. terjadi pada dua benda c. Σ F = m · a 10. Gambar di bawah ini yang merupakan gaya aksi reaksi adalah . . . . d. Σ F = 0 F1 5. Sebuah mobil bergerak dengan percepatan 4 m/s2. Jika massa mobil F2 1.500 kg, besar gaya yang bekerja pada mobil adalah . . . . F3 a. 375 N F4 b. 750 N c. 1.500 N a. F 1 dan F 2 d. 6.000 N b. F 1 dan F 3 6. Sebuah balok bermassa 2 kg didorong dengan gaya 2,5 newton. Besar perce- c. F 1 dan F 4 patan balok adalah . . . . d. F 2 dan F 3Hukum-Hukum Newton Ilmu Pengetahuan Alam VIII 197
    • B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar! 1. Sebutkan bunyi hukum I Newton! 4. Sebutkan bunyi hukum III Newton! 2. Jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi 5. Gambar dan jelaskan gaya aksi-reaksi percepatan suatu benda sesuai hukum II yang terjadi ketika tangan kita mendorong Newton! tembok! 3. Sebuah benda bermassa 100 gram ditarik dengan gaya 20 newton. Bera- pakah besar percepatan benda yang bergerak? 198 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton