HUKUM NEWTON

Fisika Kelas X1000guru.net 1Fisika Kelas X1000guru.net 1
Hukum Gerak dan Gaya
Gaya dan Hukum Newton
Aplikasi Hukum Newton

Keseimbangan dan Kelembaman
Tumpukan batu di samping menunjukkan
konsep keseimbangan dan kelembaman
(inersia) secara bersamaan.
Seimbang  Ada suatu “faktor” internal dari dalam
batu yang menjaga batu tidak bergerak
Lembam  “malas” (inert), artinya batu tersebut
akan tetap selamanya begitu jika tidak diganggu
“faktor” eksternal dari luar.
“Faktor” apa yang dimaksud?
Gaya (“F”, force, bukan style) 

Gaya dibutuhkan u/ mengubah keadaan
Gaya bisa berupa tarikan
Gaya bisa berupa dorongan
atau pukulan
Kombinasi seluruh gaya yang bekerja pada sebuah
benda disebut dengan gaya total ∑𝑭 (atau
resultan gaya, atau gaya netto).
Gaya total ini, jika nilainya tidak nol, itulah yang
akan mengubah keadaan gerak suatu benda.
Satuan gaya? newton (disingkat N)

Total gaya pada sebuah benda
Gaya := Vektor
 Mempunyai besar
 Mempunyai arah
Penjumlahan gaya
mengikuti prinsip
penjumlahan vektor
Gaya yang
diberikan
Total
Gaya
Benda bisa seimbang
pada tangan anak ini
karena total gaya
bernilai nol.
∑𝐹

Total gaya pada sebuah benda
Gaya Tegang Tali dan
Berat Benda 𝑇0
𝑊0
𝑇0 = 𝑊0
Kondisi timbangan mula-mula:
(kalibrasi titik nol):
Kondisi benda pada saat ditimbang:
𝑇𝑏 = 𝑊𝑏
𝑇𝑏 − 𝑊𝑏 = 0 → ∑𝐹 = 0
𝑇0 − 𝑊0 = 0 → ∑𝐹 = 0
𝑇𝑏
𝑊𝑏

Pemikiran Galileo tentang Gaya
Posisi awal Posisi akhir
Akan berhenti?
Jika bola tidak mengalami gangguan (alias gaya total
bernilai nol), bola tersebut akan terus menggelinding
dengan kecepatan tetap.

Hukum Newton ke-1
Keseimbangan mekanis (mechanical equilibrium)
Jika jumlah total gaya pada sebuah benda bernilai nol,
maka:
(1) Benda yang diam akan tetap diam.
(2) Benda yang bergerak dengan kecepatan konstan
akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

Contoh Soal:
Apakah total gaya = nol?
①
②
Tunjukkan semua gaya yang bekerja pada papan!

Solusi:
①
Gaya berat dari 2 orang tukang dan dari papannya sendiri
berpengaruh pada papan tsb.
Gaya tegang tali dari menyeimbangkan papan agar tidak jatuh
sehingga total gaya bernilai nol (Σ𝐹 = 0)
WpapanW1
W2
T1
T2

Solusi:
①
𝑇1 + 𝑇2 − 𝑊1 − 𝑊2 − 𝑊papan = 0
WpapanW1
W2
T1
T2
Apa akibat/konsekuensi dari Σ𝐹 = 0 ?
𝑇1 + 𝑇2 = 𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊papan

Solusi:
①
WpapanW1
W2
T1
T2
𝑇1 + 𝑇2 = 𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊papan
Contoh: Jika W1 = 700 newton, W2 = 500 newton, Wpapan = 1000 newton,
maka berapakah T1 + T2?
= 700 + 500 + 1000 = 2200 newton

Apakah total gaya = nol?
②
Solusi:
Jawaban singkat: Ya
Alasan: Jika tidak nol, maka buku itu pasti sudah
jatuh ke bawah akibat gaya berat/gravitasi.
Lalu kenapa buku tsb tidak jatuh
meskipun punya gaya berat?
W (weight / gaya berat)
Ada gaya “normal” dari meja yang
menahan buku tsb…
N (gaya normal  hati-hati simbolnya sama dengan “newton”)

②
Solusi:
W (weight / gaya berat)
N (gaya normal)
Apa konsekuensi
dari Σ𝐹 = 0?
Σ𝐹 = 0
+𝑁 − 𝑊 = 0
𝑁 = 𝑊
Contoh:
Jika W = 50 newton
maka N = 50 newton

Tingkat kelembaman/Inersia(“rasa malas”)
ditentukan oleh massa benda
Semakin besar massa benda,
semakin “lembam” (malas)
semakin besar gaya yang
dibutuhkan untuk membuatnya
bergerak
Hati-hati!
Massa bukanlah Berat (Gaya)
Massa Ukuran jumlah partikel yg menyusun benda [kg]
Berat  Ukuran gaya gravitasi yg bekerja pada benda [N]

Tingkat kelembaman/Inersia(“rasa malas”)
ditentukan oleh massa benda
Mencoba mengubah keadaan
gerak suatu batu di luar angkasa
sama sulitnya dengan di Bumi
(karena massa batu tak berubah)
Massa tidak terpengaruh
lokasi
Sementara itu, gaya berat
(gravitasi) sangat tergantung
pada lokasi tempat benda berada.

𝐹
𝐹
𝑚1 𝑚2
𝑚 : massa 𝐹 : gaya
Apa jadinya jika benda berhasil diubah
geraknya oleh gaya tertentu?

Apa jadinya jika benda berhasil diubah
geraknya oleh gaya tertentu?
𝐹
𝐹
𝑚1 𝑚2
Muncul
PERCEPATAN!
𝑎  Perubahan
kecepatan
𝑎 =
𝐹
𝑚

Hukum Newton ke-2
Jika total gaya yg diberikan tidak nol,
maka keadaan gerak benda akan berubah
m.a

𝐹 = 60 N
𝐹 = 60 N
𝑚1 𝑚2
Contoh aplikasi:
Menghitung Percepatan dari Gaya vs Massa
Diketahui m1 = 20 kg
m2 = 30 kg
Berapa nilai a setiap orang?
𝑎1 =
𝐹
𝑚1
=
60
20
= 3 m/s2
𝑎2 =
𝐹
𝑚2
=
60
30
= 2 m/s2
Jawab:

Gaya berat (gravitasi)
𝑊
Berat suatu benda muncul karena
ada gaya gravitasi yang bekerja
padanya (misal gravitasi Bumi)
𝐅 = 𝑚. 𝐚 → 𝐖 = 𝑚. 𝐠
Biasanya kita gunakan g = 9,8 m/s2
atau dibulatkan 10 m/s2
Contoh: berapa berat benda yang massanya
50 kg? 60 kg? 70 kg? (Jawab: 500 N, 600 N, 700 N)

Contoh Soal:
Truk bermassa 2.000 kg dapat bergerak
dengan percepatan maksimum 3 m/s2. Kita
asumsikan gaya gerak truk tak berubah,
berapa percepatan truk sekarang jika ia
mengangkut beban 500 kg?
①
②
Sebuah benda ditarik dengan gaya F
sehingga bergerak dari keadaan diam
sampai memiliki kelajuan 10 m/s dalam
waktu 2 detik. Jika massa benda 0,6 kg,
berapakah nilai gaya F?

Solusi:
① Sebuah benda ditarik dengan gaya F
sehingga bergerak dari keadaan diam
sampai memiliki kelajuan 10 m/s dalam
waktu 2 detik. Jika massa benda 0,6 kg,
berapakah nilai gaya F?
Diketahui :
𝑣0 = 0 m/s
𝑣 𝑡 = 10 m/s
𝑡 = 2 s
𝑚 = 0,6 kg
Ditanyakan : 𝐹
Yang perlu dihitung : 𝐹 = 𝑚. 𝑎
Data massa sudah diketahui, tapi
percepatan belum ada. Hitung dulu:
𝑎 =
Δ𝑣
𝑡
=
𝑣 𝑡 − 𝑣0
𝑡
=
10 − 0
2
= 5 m/s2
Jadi: 𝐹 = 𝑚. 𝑎 = 0,6 kg × 5 m/s2 = 3 N

② Truk bermassa 2.000 kg dapat bergerak
dengan percepatan maksimum 3 m/s2.
Asumsikan gaya gerak truk tak berubah,
berapa percepatan truk sekarang jika ia
mengangkut beban 500 kg?
Diketahui :
Mula-mula
𝑚1 = 2.000 kg
𝑎1 = 3 m/s2
Kondisi akhir
𝑚2 = 2.500 kg
𝐹
𝐹𝑚2
𝑚1
Nilai F dianggap
tidak berubah
𝑎1
𝑎2 =? ? ?
Solusi:

Ditanyakan : percepatan pada kondisi akhir (yaitu 𝑎2)
Nilai F belum diketahui. Ini bisa dihitung dari data
kondisi mula-mula: 𝐹 = 𝑚1. 𝑎1 = 2.000 × 3 = 6.000 N
Yang perlu dihitung: 𝑎2 =
𝐹
𝑚2
Diketahui :
Mula-mula
𝑚1 = 2.000 kg
𝑎1 = 3 m/s2
Kondisi akhir
𝑚2 = 2.500 kg
𝐹
𝐹𝑚2
𝑚1
Nilai F dianggap
tidak berubah
𝑎1
𝑎2 =? ? ?
Jadi: 𝑎2 =
𝐹
𝑚2
=
6.000
2.500
=
12
5
= 2,4 m/s2
Solusi:

Intermezzo: Trigonometri
Rumus-rumus trigonometri akan banyak digunakan dalam
analisis fisika/mekanika yang terkait hukum Newton
sisi depan
(d)
sisi samping (s)
d
s
Letak d, s, dan m harus disesuaikan dgn
posisi sudut yang dimaksud, agar tidak
mengubah definisi rumus trigonometri.
Jangan lupa juga rumus Pythagoras: 𝑑2
+ 𝑠2
= 𝑚2

Intermezzo: Trigonometri
Sudut-sudut istimewa
1
30∘
60∘2
2
1
45∘
45∘
1
2
3
37∘
53∘5
4
sin 30∘
=
1
2
cos 30∘ =
2
2
tan 30∘ =
1
2
sin 60∘
=
2
2
cos 60∘
=
1
2
tan 60∘
= 2
Latihan: Coba hitung sendiri nilai
sin, cos, tan untuk sudut-sudut
45∘, 37∘, dan 53∘!

Intermezzo: Gaya adalah Vektor
Jika ada gaya yang arahnya membentuk sudut tertentu
terhadap arah gerak benda, maka komponen masing-masing
gaya tersebut perlu diuraikan ke setiap arah koordinat.
30∘
𝐹 = 20 N
𝑚 = 10 kg
Contoh: Benda 10 kg ditarik dengan
gaya 20 N pada lantai licin seperti
pada gambar. Berapakah percepatan
benda di arah sumbu horizontal?
30∘
𝐹𝑥
𝐹𝑦
𝐹
𝐹𝑥
𝐹
= cos 30∘
𝐹𝑥 = 𝐹 cos 30∘ = 20.
2
2
= 𝟏𝟎 𝟐 𝐍
𝑎 𝑥
𝑎 𝑥 =
𝐹𝑥
𝑚
=
10 2
10
= 2 ≈ 𝟏, 𝟒 𝐦/𝐬 𝟐

Contoh Soal:
① 1
45∘
45∘
1
2
3
37∘
53∘5
4
Coba hitung sendiri nilai sin, cos, tan untuk
sudut-sudut 45∘, 37∘, dan 53∘!
②
37∘
5 kg
F = 50 N
Benda 5 kg ditarik ke atas dengan gaya F
sebesar 5 N menaiki bidang miring kasar
sehingga benda bergerak dengan kecepatan
konstan (total gaya ΣF = 0). Berapa besar
gaya gesek f yang dialami benda?
(Hati-hati kita perlu perhatikan komponen gaya berat
juga di dalam perhitungan ΣF)
f

Solusi:
① 1
45∘
45∘
1
2
3
37∘
53∘5
4
Hitung nilai sin, cos, tan untuk sudut-sudut
45∘, 37∘, dan 53∘!
45∘
→ sin 𝜃 =
1
2
; cos 𝜃 =
1
2
; tan 𝜃 = 1
37∘ → sin 𝜃 =
3
5
; cos 𝜃 =
4
5
; tan 𝜃 =
3
4
53∘ → sin 𝜃 =
4
5
; cos 𝜃 =
3
5
; tan 𝜃 =
4
3

②
37∘
5 kg
F = 50 N
Benda 5 kg ditarik ke atas dengan gaya F
sebesar 5 N menaiki bidang miring kasar
sehingga benda bergerak dengan kecepatan
konstan (total gaya ΣF = 0). Berapa besar
gaya gesek f yang dialami benda?
(Hati-hati kita perlu perhatikan komponen gaya berat
juga di dalam perhitungan ΣF)
f
“Diagram bebas” benda:
 Menggambar seluruh gaya yang mungkin bekerja pada sebuah benda
F = 50 N
f
Sekilas hanya ada F dan f
W = m.g = 5 kg . 10 m/s2 = 50 N
N
Namun secara lengkap ada
W dan N juga
Solusi:

f
W
N
Menguraikan Gaya ke Sumbu Gerak:
F
• F, f, dan N sudah sejajar dengan
sumbu-x atau sumbu-y
• Tinggal W saja yang perlu diuraikan
W
37∘
53∘Wx
Wy
𝑊𝑥
𝑊
= cos 53∘
𝑊𝑥 = 𝑊. cos 53∘
= 50 ×
3
5
= 30 N
𝑊𝑦
𝑊
= sin 53∘
𝑊𝑦 = 𝑊. sin 53∘ = 50 ×
4
5
= 40 N

f
Gaya yang ditanyakan ada pada sumbu-x: (yaitu f)
F = 50 N
• Cukup gambarkan gaya-gaya yang
ada pada sumbu-x
∑𝐹 = 0 ⇒ ∑𝐹𝑥 = 0
+𝐹 − 𝑊𝑥 − 𝑓 = 0
𝑓 = 𝐹 − 𝑊𝑥
= 50 − 30
= 20 N
Hukum ke-1 Newton:
Bagaimana dengan gaya-gaya pada sumbu-y?
N • Konsepnya sama, gambarkan gaya-
gaya pada sumbu-y dan terapkan
hukum ke-1 Newton.

Hukum Newton ke-3
Untuk setiap aksi sebuah benda A pada benda B,
akan ada reaksi dari benda B pada benda A dengan
besar gaya yang sama，namun arah berlawanan.
FBA = -FAB
A B
𝐅BA
𝐅AB
Gaya selalu muncul berpasangan pada
setiap interaksi, dan bekerja pada
benda yang berbeda.
(pada B, oleh A) (pada A, oleh B)

Contoh penerapan hukum Newton ke-3
A
B
𝐅BA
𝐅AB
A
𝐅AB = 𝐖
Gaya berat/gravitasi pada A oleh Bumi
Bumi juga mengalami reaksi gravitasi dari benda A,
namun karena pengaruh gaya yang lain maka Bumi
seolah tidak terpengaruh oleh gaya tersebut.
A B
licin
mA = 6 kg
mB = 10 kg
F = 64 N
Berapa besar gaya yang bekerja
pada balok A akibat reaksi dari
balok B?

Pekerjaan Rumah:
A
B
licin
mA = 3 kg
mB = 5 kg
F = 12 N
Berapa besar gaya yang bekerja pada balok A
akibat reaksi dari balok B jika ketika B bergerak
balok A tidak jatuh?

Gesekan dan Pengaruhnya pada Gerak
Pada kenyataan, nyaris tidak ada permukaan licin dari
suatu benda ketika berinteraksi dengan benda lain.
F
f
Kekasaran permukaan suatu benda dalam
fisika dinyatakan dengan besaran
“koefisien gesek” (𝜇)
Selain ditentukan oleh koefisien gesek,
besar gaya gesek ditentukan oleh berapa
kuat dua benda saling bersentuhan:
“gaya normal” (𝑁)
N
𝑓 = 𝜇. 𝑁Gaya gesek:

Gaya gesek statis dan kinetis
F = 4 Nf = 4 N
• Gesekan muncul ketika ada gaya
yang menarik bendaF = 7 Nf = 7 N
F = 10 Nf = 10 N
• Setelah melewati ambang batas gaya
tarik tertentu, gaya gesek akan
mengecil dan konstan
F = 12 Nf = 5 N
fs,max
fk

Gaya gesek statis dan kinetis
𝑓𝑠,max = 𝜇 𝑠. 𝑁
𝑓𝑘 = 𝜇 𝑘. 𝑁
• Jika F < fs,max, maka benda tetap diam.
Besar gaya gesek yang bekerja adalah f = F
• Jika F = fs,max, maka benda masih diam (tepat akan bergerak).
Besar gaya gesek yang bekerja adalah: f = fs,max = F
• Jika F > fs,max, maka benda akan bergerak.
Besar gaya gesek yang bekerja adalah f = fk

Soal Gesekan #1:
𝐹
m = 9 kg
𝜇 𝑠 = 0,1 𝜇 𝑘 = 0,05
Berapa gaya gesek yang bekerja
pada balok jika
(a) F = 6 N
(b) F = 8 N
(c) F = 9 N
(d) F = 10 N
Jawab:
Hitung dulu gaya gesek statis
maksimum dan gaya gesek kinetik
𝑊 = 𝑚. 𝑔 = 90 newton
𝑁 = 𝑊 = 90 N

Jawab:
𝑓𝑠,max = 𝜇 𝑠. 𝑁 = 0,1 × 90　 = 9 N
𝑓𝑘 = 𝜇 𝑘. 𝑁 = 0,05 × 90 = 4,5 N
𝑁 = 𝑊 = 90 N
𝜇 𝑠 = 0,1 𝜇 𝑘 = 0,05
Kasus (a): F = 6 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah sebesar 6 N
juga karena benda belum bergerak.
Kasus (b): F = 8 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah 8 N.
Kasus (c): F = 9 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah 9 N.
Kasus (d): F = 10 N, maka gaya gesek yang bekerja adalah 4,5 N
karena benda sudah bergerak (gaya gesek kinetis).
Benda baru akan bergerak jika ada gaya
tarik yang besarnya lebih dari 9 N.
𝐹

Soal Gesekan #2:
Balok yang massanya 4 kg ditarik oleh gaya mendatar F = 24 N.
Koefisien gesek statis antara bidang dan balok 0,2 sedangkan
koefisien gesek kinetisnya 0,1.
(a) Apakah balok akan bergerak?
(b) Berapakah gaya geseknya?
(c) Berapakah percepatannya?
Jawab:
𝐹 = 24 N
𝜇 𝑠 = 0,2 𝜇 𝑘 = 0,1
𝑁 = 𝑊 = 40 N
𝑓𝑠,max = 𝜇 𝑠. 𝑁 = 0,2 × 40　 = 8 N
𝑓𝑘 = 𝜇 𝑘. 𝑁 = 0,1 × 40 = 4 N
fk = 4 N
(a) Ya, karena F > fs,max
(b) Gaya geseknya fk = 4 N
(c) 𝑎 =
∑𝐹
𝑚
=
𝐹 − 𝑓𝑘
𝑚
=
24 − 4
4
= 5 m/s2

Soal Gesekan #3:
Sebuah balok bermassa 0,8 kg yang sedang bergerak dengan
kecepatan 10 m/s memasuki suatu lantai kasar dan akhirnya
berhenti setelah 5 detik. Berapa besar gaya gesekan lantai?
Jawab:
𝑣0 = 10 m/s
𝑁 = 𝑊 = 8 N
𝑣𝑡 = 0
fk = m . a
𝑎 =
Δ𝑣
Δ𝑡
=
𝑣𝑡 − 𝑣0
𝑡
Hitung percepatan:
𝑡 = 5 s
=
0 − 10
5
= −2 m/s2
Hitung gaya:
𝑓𝑘 = 𝑚. 𝑎 = 0,8 × −2 = −1,6 N

Soal Gesekan #4:
Sebuah balok bermassa 2 kg berada di atas lantai datar yang kasar
dengan koefisien gesek statis 0,2 dan koefisien gesek kinetis 0,1.
Balok ditarik gaya 10 N yang membentuk sudut 37o terhadap arah
mendatar.
(a) Apakah benda diam atau bergerak?
(b) Berapa besar gaya geseknya?
(c) Berapa percepatannya?
Jawab:
𝑊 = 20 N
𝑁
𝐹
𝐹𝑥
𝐹𝑦
𝐹 = 10 N
𝐹𝑥 = 𝐹cos37∘37o
𝐹𝑦 = 𝐹sin37∘
𝐹𝑥 = 10
4
5
= 8 N
𝐹𝑦 = 10
3
5
= 6 N
𝑊
𝑁 𝐹𝑦
∑𝐹 = 0 → 𝑁 + 𝐹𝑦 = 𝑊

(a) Apakah benda diam atau bergerak?
Jawab:
𝑊 = 20
𝑁
𝐹
𝐹𝑥
𝐹𝑦
𝐹 = 10 N
𝐹𝑥 = 𝐹cos37∘37o
𝐹𝑦 = 𝐹sin37∘
𝐹𝑥 = 10
4
5
= 8 N
𝐹𝑦 = 10
3
5
= 6 N
𝑊
𝑁 𝐹𝑦
𝜇 𝑠 = 0,2 𝜇 𝑘 = 0,1
𝑓𝑠,max = 𝜇 𝑠. 𝑁 = 0,2 × 14　 = 2,8 N
𝑓𝑘 = 𝜇 𝑘. 𝑁 = 0,1 × 14 = 1,4 N
𝑁 + 𝐹𝑦 = 𝑊
𝑁 = 𝑊 − 𝐹𝑦 = 20 − 6 = 14 N
𝑁 + 𝐹𝑦 = 𝑊
𝐹𝑥 = 8 N
Ya, karena F > fs,max

2 kg
(b) Berapa besar gaya geseknya?
Jawab:
𝑓𝑠,max = 𝜇 𝑠. 𝑁 = 0,2 × 14　 = 2,8 N
𝑓𝑘 = 𝜇 𝑘. 𝑁 = 0,1 × 14 = 1,4 N
𝐹𝑥 = 8 N
Gaya geseknya fk = 1,4 N
fk
(c) Berapa besar percepatannya?
𝐹𝑥fk 𝑎 =
∑𝐹
𝑚
=
𝐹𝑥 − 𝑓𝑘
𝑚
=
8 − 1,4
2
=
6,6
2
= 3,3 m/s2

HUKUM NEWTON

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to HUKUM NEWTON

Similar to HUKUM NEWTON (20)

More from 1000 guru

More from 1000 guru (10)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

HUKUM NEWTON