BAB 4 : Dinamika Partiel

Posted by : Unknown Rabu, 24 September 2014

BAB 4

BAB 4 : DINAMIKA PARTIKEL

A. Hukum I Newton

Hukum I Newton yang 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.”

Untuk mengetahui demontrasi hukum newton I, ini contoh prakteknya ada seorang aank yang menarik dengan cepat vas bunga maka vas bunga akantetap di atas meja

Secara matematis dinyatakan sebagi berikut ini :

Hukum Newton I juga dapat dinyatakan bila sebuah benda dalam keadaan diam maka benda itu akan tetap diam dan jika bergerak dengan kecepatan tetap akan terus bergerak dengan kecepatan tetap contohnya sebagai berikut :

1. ketika kita naik mobil tiba-tiba direm, maka badan cenderung ke depan

Ketika kita naik motor tiba-tiba di rem mendadak maka akan terdorong ke belakang
2. Ketika kita nenarik kertas dengan cepat maka uang diatas kertas seperti gambar disamping akan tetap ditempatnya

B. Hukum II Newton
Apabila resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda tidak sama dengan nol maka benda tersbut akan bergerak dengan sebuah percepatan.

Besarnya percepatan suatu benda sebanding dengan resultan gayanya. Semakin besar resultan gaya yang bekerja pada suatu benda, percepatannya akan semakin besar. Apabila percepatan disimbolkan dengan a dan resultan gaya disimbolkan dengan ∑F, dapat dituliskan

Untuk resultan gaya tetap yang bekerja pada suatu benda dengan massa semakin besar, semakin kecil percepatan yang terjadi. Apabila massa kelembaman benda disimbolkan dengan m, diperoleh hubungan percepatan dan massa sebagai berikut.

Percepatan dihasilkan oleh suatu resultan yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Secara matematis hukum II Newton dirumuskan

Rumusan gayaPercepatan dihasilkan olehsuaturesultan yang bekerjapadasuatubenda berbandinglurusdenganresultangaya, searahdenganresultangayadanberbandingterbalikdenganmassabenda. Secaramatematishukum II Newton dirumuskan :

atau bisa juga ditulisakan sebagai berikut ini :

F = Gaya satuuanya Newton ( N )
m= massa benda satuannya kilogram ( kg )
a = percepatansatuanya (m/s2 )

C. Hukum III Newton

Jika benda A gaya pada benda B( gaya aksi ), maka benda B juga akan memberikan gaya pada benda A ( gaya reaksi ). Kedua gaya tersebut mempunyai besar yang sama tetapi mempunyai arah yang berlawanan. Kedua gaya aksi dan reaksi tersebut bekerja pada benda yang berbeda. Pernyataan hukum III Newton dalam persamaan dinyatakan sebagai berikut : F aksi = - F reaksi
contoh penerapan hukum Newton III adalah ketika kita sedang meluncurkan roket air maka roket air dapat meluncur ke atas karena ada gaya dorong air ke bawah. contoh lain adalah ketika kita sedang berenang ketika kita ingin bergerak maju ke depan maka kita mengayunkan tangan ke belakang.

Gambar gaya aksi dan reaksi

Roket air merupakan contoh penerpakan Hukum Newton III yaitu hukum aksi-reaksi dimana ada gaya dorong air ke bawah maka akan terdorong roket ke atas. seperti terlihat dalam video di atas

D. Sejarah singkat Newton

Sir Isac Newton

Sir Isaac Newton adalah ahli fisika, matematika, astronomi, kimia dan ahli filsafat yang lahir di Inggris. Isaac Newton menyadari bahwa matematika adalah cara untuk menjelaskan hukum-hukum alam seperti gravitasi, dan membuat beberapa rumus untuk menghitung 'pergerakan benda' dan 'gravitasi bumi'. Gravitasi adalah kekuatan yang membuat suatu benda selalu bergerak jatuh ke bawah. Dengan tiga prinsip dasar dari hukum pergerakan, Newton dapat menjelaskan dan membuktikan bahwa planet beredar mengelilingi matahari dalam orbit yang berbentuk oval dan tidak bulat penuh. Kemudian Newton menggunakan tiga prinsip dasar pergerakan yang sekarang di kenal sebagai Hukum Newton untuk menjelaskan bagaimana benda bergerak.

Saat ini banyak kisah yang menceritakan bahwa Newton mendapatkan rumus tentang teori gravitasi dan sebuah apel yang jatuh dari pohon. Di kisahkan bahwa suatu hari Newton duduk dan belajar di bawah pohon apel dan saat itu sebuah apel jatuh dari pohon tersebut. Dengan mengamati apel yang jatuh, Newton mengambil kesimpulan bahwa ada sesuatu kekuatan yang menarik apel tersebut jatuh kebawah, dan kekuatan itu yang kita kenal sekarang dengan nama gravitasi.

CONTOH SOAL :

CONTOH SOAL HUKUM NEWTON KESELURUHAN

1. Koefisien gesek statis antara sebuah lemari kayu dan lantai kasar suatu bak truk sebesar 0,75. Jadi, percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki truk agar lemari tetap tak bergerak terhadap bak truk itu adalah . . . .
a. nol d. 7,5 m/s2
b. 0,75m/s2 e. 10 m/s2
c. 2,5 m/s2

2. Sebuah benda bermassa 2 kg terletak di tanah. Benda itu ditarik vertikal ke atas dengan gaya 25 N selama 2 detik lalu dilepaskan. Jika g = 10 m/s2, energi kinetik benda pada saat mengenai tanah adalah . . . .
a. 150 joule
b. 125 joule
c. 100 joule
d. 50 joule
e. 25 joule

3. Sebuah mobil massanya 2 ton dan mula-mula diam. Setelah 5 detik kecepatan mobil menjadi 20 m/s. Gaya dorong yang bekerja pada mobil ialah . . . .
a. 100 N d. 800 N
b. 200 N e. 8000 N
c. 400N

4. Apabila sebuah benda bergerak dalam bidang datar yang kasar maka selama gerakannya. . . . .
a. gaya normal tetap dan gaya gesekan berubah
b. gaya normal berubah dan gaya gesekan tetap
c. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap
a, gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya berubah
e. gaya normal dan gaya gesekan kadang-kadang berubah dan tetap bergantian

5. Mobil 700 kg mogok di jalan yang mendatar. Kabel horizontal mobil derek yang dipakai untuk menyeretnya akan putus jika tegangan di dalamnya melebihi 1400 N (q = 10 m/s2). Percepatan maksimum yang dapat diterima mobil mogok dan mobil derek adalah ....
a. 2 m/s2 d. 7 m/s2
b. 8 m/s2 e. 0 m/s2
c. 10 m/s2

6. Pada sebuah benda yang bergerak, bekerja gaya sehingga mengurangi kecepatan gerak benda tersebut dari 10 m/s menjadi 6 m/s dalam waktu 2 detik. Bila massa benda 5 kg, besar gaya tersebut adalah ....
a. 5N d. 10N
b. 6 N e. 11N
c. 8N

7. Peristiwa di bawah ini yang tidak mempunyai hukum kelembaman adalah ....
a. Bila mobil yang kita tumpangi direm mendadak, tubuh kita terdorong ke depan b. Bila kita berdiri di mobil, tiba-tiba mobil bergerak maju tubuh kita terdorong ke belakang.
c. Pemain ski yang sedang melaju, tiba-tiba tali putus, pemain ski tetap bergerak maju.
d. Pemain sepatu roda bergerak maju, tetap akan bergerak maju walaupun pemain itu tidak memberikan gaya.
e. Penerjun payung bergerak turun ke bawah walaupun tidak didorong dari atas.

8. Jika gaya sebesar 1 N bekerja pada benda 1 kg yang dapat bergerak bebas, maka benda akan mendapat . . ..
a. kecepatan sebesar 1 m/s
c. percepatan sebesar 1 m/s2
c. percepatan sebesar 10 m/s2
d. kecepatan sebesar 10 m/s
e. kecepatan sebesar 10 m/s

9. A naik bus yang bergerak dengan kecepatan 40 km/jam. Tiba-tiba bus direm secara mendadak, akibatnya A terdorong ke muka. Hal ini disebabkan karena .... a. gaya dorong bus
b. gaya dari rem
c. sifat kelembaman dari A
d. sifat kelembaman dari bus
e. gaya berat A

10. Sebuah benda sedang meluncur pada suatu bidang miring dengan kecepatan konstan, ini berarti . . . .
a. bidang itu merupakan bidang licin sempurna
b. komponen berat dari benda yang sejajar bidang miring harus lebih besar dari gaya geseknya
c. komponen berat dari benda yang sejajar bidang miring harus lebih kecil dari gaya geseknya
d. komponen berat dari benda yang sejajar bidang miring harus sama dengan gaya geseknya
e. berat benda harus sama dengan gaya geseknya

11. Suatu benda bermassa 2 kg yang sedang bergerak, lajunya bertambah dari 1 m/s menjadi 5 m/s dalam waktu 2 detik bila padanya beraksi gaya yang searah dengan gerak benda, maka besar gaya tersebut adalah ....
a. 2 N d. 8 N
b. 4 N e. 10 N
c. 5 N

12. Sebuah mobil massanya 1 ton selama 4 detik kecepatannya bertambah secara beraturan dan 10 m/det menjadi 18 m/det. Besar gaya yang mempercepat mobil itu adalah ....
a. 2000 N d. 8000 N
b. 4000 N e. 10000 N
c. 6000 N

13. Benda massanya 2 kg berada pada bidang horizontal kasar. Pada benda dikerjakan gaya 10 N yang sejajar bidang horizontal, sehingga keadaan benda akan bergerak. Bila g = 10 m/s^2, maka koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah ....
a. 0,2 d. 0,5
b. 0,3 e. 0,6
c. 0,4

14. Benda beratnya 98 newton (g = 10 m/s2) diangkat dengan gaya vertikal ke atas sebesar 100 newton, maka percepatan yang dialami benda ....
a. nol d. 2 m/s2
b. 0,2 m/s2 e. 5 m/s2
c. 0,4 m/s2

15. Sebuah benda massanya 4 kg terletak pada bidang miring yang licin dengan sudut kemiringan 45 derajat terhadap horizontal. Jadi, besar gaya yang menahan benda itu…. (g = 10 m/s2)
a. 2 V2 N d. 40 N
b. 8 V2 N e. 40 V2 N
c. 20 V2 N

16. Kalau kita berada dalam sebuah mobil yang sedang bergerak, kemudian mobil tersebut direm, maka badan kita terdorong ke depan, hal ini sesuai …..
a. Hukum Newton I
b. Hukum Newton II
c. Hukum Aksi-Reaksi
d. Hukum Gaya berat
e. Hukum Pascal

17. Pada benda bermassa m bekerja gaya F ke atas yang menimbulkan percepatan a (percepatan gravitasi = g). Hubungan besaran tersebut dapat dirumuskan …..
a. F = m.g d. m.g = F + m.a
b. F = m (a + g) e. m.a = F + m.g
c. F = m (a/2) + m.g

18. Sebuah elevator yang massanya 1500 kg diturunkan dengan percepatan 1 m/s2. Bila percepatan gravitasi bumi g = 9,8 m/s2, maka besarnya tegangan pada kabel penggantung sama dengan……
a. 32400 N d. 14700 N
b. 26400 N e. 13200 N
c. 16200 N

19. Gaya gesek pada benda yang bergerak di atas lantai kasar …..
a. searah dengan arah gerak
b. berlawanan dengan arah gaya berat
c. menyebabkan benda berhenti
d. mempunyai harga maksimum pada saat benda akan bergerak
e. menyebabkan benda bergerak lurus beraturan

20. Dari hukum Newton II dapat disimpulkan bahwa jika gaya yang bekerja pada sebuah benda berubah, maka . . . .
a. massa dan percepatannya berubah
b. massa dan percepatannya tidak berubah
c. massa berubah dan percepatannya tidak berubah
d. massa tidak berubah dan percepatannya berubah
e. volumenya berubah

21. Jika sebuah benda terletak pada bidang miring, maka gaya normal pada benda itu.....
a. sama dengan berat benda
b. lebih kecil dari berat benda
c. lebih besar dari berat benda
d. dapat lebih besar atau lebih kecil dari berat benda
e. dapat sama atau tidak sama dengan berat benda

22. Seorang yang massanya 80 kg ditimbang dalam sebuah lift. Jarum timbangan menunjukkan angka 1000 newton. Apabila percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2 dapat disimpulkan bahwa....
a. massa orang di dalam lift menjadi 100 kg
b. lift sedang bergerak ke atas dengan kecepatan tetap
c. lift sedang bergerak ke bawah dengan kecepatan tetap
d. lift sedang bergerak ke bawah dengan percepatan tetap
e. lift sedang bergerak ke atas dengan percepatan tetap

23. Sebuah benda massanya 2 kg terletak di atas tanah. Benda tersebut ditarik ke atas dengan gaya 30 N selama 2 detik lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka tinggi yang dapat dicapai benda adalah :
a. 10 meter d. 18 meter
b. 12 meter e. 20 meter
c. 15 meter

24. Sebuah benda bermassa 20 kg terletak pada bidang miring dengan sudut 30derajat terhadap bidang horizontal, Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2 dan benda bergeser sejauh 3 m ke bawah, usaha yang dilakukan gaya berat .... a. 60 joule d. 294,3 joule
b. 65,3 joule e. 588 joule
c. 294 joule

25. Sebuah benda yang beratnya W meluncur ke bawah dengan kecepatan tetap pada suatu bidang miring kasar. Bidang miring tersebut membentuk sudut 30 derajat dengan horizontal. Koefisien gesekan antara benda dan bidang tersebut adalah ....
a. 1/2 v3 W d. 1/3 v3
b. 1/2 W e. 1/2
c. ½ v3

26. Sebuah benda yang massanya 1200 kg digantungkan pada suatu kawat yang dapat memikul beban maksimum sebesar 15.000 N. Jika percepatan gravitasi bumi sama dengan 10 m/s2, maka harga maksimum percepatan ke atas yang diberikan pada beban itu sama dengan .... a. 2,5 m/s2 d. 22,5 m/s2
b. 10,0 m/s2 e. 12,5 m/s2
c. 7,5 m/s2