DINAMIKA GAYA

 

Assalamu'alaikum wr. wb.

Kali ini,mari kita mengenal Gaya, yaitu dorongan atau tarikan  yang dapat mengubah gerak atau mengubah bentuk sebuah benda.

Gaya (F = Force) yang diberikan pada sebuah benda bermassa (m) dalam fisika dapa mengubah percepatan geraknya (a = acceleration). Digambarkan dalam tiga Hukum Newton, yaitu :

Hukum I Newton
“Jika resultan gaya yang bekerja pada benda yang sama dengan nol,maka benda yang mula2 diam akan tetap diam. Benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap lurus beraturan”.
ΣF = 0

Hukum II Newton
Perceoatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan masa benda”.
ΣF = m.a
Keterangan:
F = Gaya (N)
m = Massa (Kg)
a = Percepatan (m/s^2)

Hukum III Newton
“Jika benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua akan mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan”.
F(aksi) = -F (reaksi)

MACAM-MACAM GAYA :
1. Gaya Berat
Setiap benda bermassa mempunyai gaya berat, yang arahnya menuju ke pusat bumi, sebesar :

W=m.g
w = gaya berat (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi

2. Gaya Normal


Gaya Normal adalah gaya tahan bidang terhadap gaya yang menekannya. Arah Gaya normal tegak lurus dengan bidang tekan.
Gaya Normal pada lantai mendatar : 

 Gaya Normal pada lantai miring :

 

3. Gaya Gesek

gaya gesek terjadi ketika ada dua benda yang saling bersentuhan. Ketika benda masih diam, berlaku hukum newton, sehingga gaya gesek benda nilainya sama dengan gaya dorongnya, hingga bernilai maksimum sebesar gaya gesek statisnya.

nilai maksimum gaya gesek statis : Fg=N.μs

Ketika benda bergerak dengan percepatan a, maka gaya gesek berubah nilainya menjadi gaya gesek kinetik.

4. Gaya Tegangan Tali

Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja melalui tali, kabel maupun kawat. Sebagai contoh adalah dua balok yang terhubung oleh tali, ditarik oleh gaya F seperti pada gambar.

 

Agar kita lebih faham tentang konsep gaya, Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut (Jawaban ditulis di kertas kerja yang disediakan, lalu dikumpulkan di akhir pelajaran)

PERTANYAAN SESI KE-1 (KELAS X MIPA 3) 
1. Kapan sebuah benda akan mendapatkan gaya gesek kinetis ?
2. Benda (m = 2 kg) ada pada bidang datar kasar (koefisien gesek 0,2 dan 0,3) dalam keadaan diam. Benda ditarik dengan gaya mendatar 5 N. Tentukan besar gaya geseknya!
3. Sebuah benda bermassa 5 kg bergerak dengan kecepatan awal 20 m/s, kemudian dalam waktu 2 detik dipercepat menjadi 40 m/s. Tentukan gaya yang diberikan pada benda !
4. Dodi berada dalam lift yang bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s²  . Desakan kaki Dodi ke lantai terasa sebesar 600 N. Massa Dodi sebesar ....  kg.


PERTANYAAN SESI KE-2 (KELAS X MIPA 1)
1. Apa yang dimaksud dengan koefisien gesek kinetis dan koefisien gesek statis ?
2. Benda (m = 4 kg) ada pada bidang datar kasar (koefisien gesek 0,1 dan 0,2) dalam keadaan diam. Benda ditarik dengan gaya mendatar 3 N dan 6 N dengan arah berlawanan. Tentukan besar gaya geseknya!
3. Sebuah benda mendapatkan gaya 200 N bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s, kemudian dalam waktu 5 detik dipercepat menjadi 20 m/s. Tentukan massa benda !
4. Bono bermassa 50 kg, berada dalam lift yang bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s²  desakan kaki Bono ke lantai sebesar ...


PERTANYAAN SESI KE-3 (KELAS X MIPA 2)
1. Mengapa koefisien gaya gesek statis lebih besar daripada koefisien gesek kinetis ?
2. Benda (m = 5 kg) ada pada bidang datar kasar (koefisien gesek 0,15 dan 0,3) dalam keadaan diam. Benda ditarik dengan gaya mendatar 10 N dan ditarik ke atas dengan gaya 20 N. Tentukan besar gaya geseknya!
3. Sebuah mobil mendapatkan gaya rem 1500 N bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s hingga berhenti setelah direm selama 4 detik. Tentukan massa benda !
4. Abdul bermassa 60 kg, berada dalam lift yang bergerak ke bawah dengan percepatan 5 m/s²  . Desakan kaki Abdul ke lantai sebesar ....  N.

 ------------------------------------ Selamat Mengerjakan ------------------------------------

 

GERAK PARABOLA

Assalamualaikum wr wb. Kali ini sesuai materi yang akan kita bahas selanjutnya, mari kita eksplorasi lagi tentang Gerak Lurus dan Gerak Parabola

1. GERAK LURUS BERATURAN (GLB)

Gerak lurus beraturan merupakan gerak dengan kecepatan konstan (tetap), tidak bertambah cepat atau tidak bertambah lambat. 

Grafik gerak Lurus :

Pada grafik S-t di atas, S(+) merupakan gerak maju, sedangkan S(-) merupakan gerak mundur. Sehingga didapatkan :

Jarak tempuh benda = Luas 1 + Luas 2

Perpindahan benda = Luas 1 - Luas 2

 

2. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

Gerak lurus berubah beraturan merupakan gerak lurus yang dipercepat atau diperlambat, sehingga timbul percepatan dalam geraknya.

Gerak Lurus merupakan gerak yang membentuk satu tarikan garis lurus, dengan beberapa besaran yang terlibat yaitu :

• Jarak tempuh (dalam meter), merupakan besaran skalar, yaitu panjang lintasan garis lurus yang telah diitempuh sebuah benda yang bergerak
• Perpindahan (dalam meter), merupakan besaran vektor, yaitu jarak dua buah titik awal dan akhir sebuah benda yang bergerak.
• waktu tempuh (dalam sekon), yaitu waktu yang dibutuhkan sebuah benda untuk bergerak lurus
• kecepatan rata-rata (dalam m/s), yaitu besar perpindahan per selang waktu tertentu
• kelajuan rata-rata (dalam m/s), yaitu besara jarak tempuh er slang waktu tertentu
• kecepatan sesaat (dalam m/s), yaitu kecepatan gerak benda diukur pada saat detik tertentu
• percepatan (dalam m/s² ), yaitu perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu

3. GERAK PARABOLA

gerak parabola merupakan penggabungan antara gerak horizontal dengan kecepatan tetap (GLB) dan gerak vertikal dengan percepatan gravitasi g (GLBB).

Pada gerak parabola, perpindahan terhadap sumbu X (Horizontal) dilihat sebagai Gerak lurus beraturan, sehingga menggunakan persamaan GLB : 

sedangkan perpindahan pada sumbu Y (vertikal) dilihat sebagai Gerak Lurus Berubah Beraturan :

Komponen kecepatan vertikal dan horizontal dengan sudut elevasi tertentu memenuhi persamaan :

Untuk lebih memahami gerak Parabola, mari kita lakukan simulasi berikut, lalu jawab pertanyaannya dengan diketik di ms.word, dan kirimkan file jawabannya ke email : betmen.fisika@gmail.com

Buka link simulasi di : https://phet.colorado.edu/sims/html/projectile-motion/latest/projectile-motion_all.html?locale=in

Pertanyaan A.

1. lakukan simulasi di tab Vectors, centang components dan velocity vectors. Perhatikan panah kecepatan horizontal dan vertikal. Jelaskan keadaannya !
2. lakukan simulasi gerak parabola di tab Lab tanpa hambatan udara (air resistance tidak dicentang), atur gravitasi besarnya 10 m/s²  lalu tentukan kecepatan awal dan sudut elevasinya dengan nilai sembarang. Isi datanya di tabel berikut : 

Pertanyaan B.

1. lakukan simulasi gerak parabola dengan kecepatan sembarang, tentukan dua sudut elevasi yang dapat menghasilkan jangkauan maksimum yang sama !
2. sudut elevasi berapa yang memiliki jangkauan paling jauh ?

--------------------- Selamat Mengerjakan ---------------------