Widget HTML Atas

Hukum Newton, Materi Fisika SMA

Hukum Newton (Materi Fisika SMA) Artikel Materi Fisika SMA di Langsung Klik, langsung klik wadah tempat belajar untuk SMA, SMK dan MA. Langsung klik menyediakan materi, contoh, soal, rangkuman, ringkasan, buku saku, motivasi, saran untuk mempermudah belajar para siswa-siswi yang sedang menempuh pembelajaran di tingkat SMA,SMK dan MA.

Hukum Newton Materi Fisika SMA
Hukum Newton Materi Fisika SMA


Hukum Gerak Newton 

A. PENGERTIAN

Hukum gerak Newton menjelaskan hubungan gaya dan gerak yang diakibatkan oleh gaya tersebut.
Hukum gerak Newton terdiri dari hukum kelembaman, hukum Newton II dan hukum aksi-reaksi. 

B. HUKUM NEWTON I

Hukum Newton I (hukum kelembaman/ inersia) menjelaskan:
Apabila tidak ada gaya yang bekerja pada suatu benda, maka benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan.

dapat dirumuskan:
ΣF = 0  ΣFx = 0 ; ΣFy = 0

Menurut hukum Newton I, suatu benda akan mempertahankan keadaannya jika tidak diberi gaya (tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan).
Contoh:
- Ketika mobil digas tiba-tiba, tubuh kita akan terlempar ke belakang karena tubuh kita ingin tetap mempertahankan diam.
- Ketika mobil direm mendadak, tubuh kita akan terlempar ke depan karena tubuh kita ingin mempertahankan gerak. 

C. HUKUM NEWTON II

Hukum Newton II menjelaskan:
Percepatan benda diakibatkan oleh gaya, dan percepatan benda itu berbanding lurus dan searah dengan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda.

dapat dirumuskan:
a = $\frac{F}{m}$
F = m.a
F = gaya (N atau kg.m/$s^2$)
m = massa benda (kg)
a = percepatan benda (m/$s^2$)


Resultan gaya adalah penjumlahan gaya yang sejajar yang dialami suatu benda.
1) Gaya yang mengarah ke kanan dan ke atas diberi tanda positif.
2) Gaya yang mengarah ke kiri dan ke bawah diberi tanda negatif.
3) Benda akan bergerak ke arah yang nilai gayanya lebih besar.

Gaya umum yang dialami oleh benda:

1) Gaya berat (w)
Adalah gaya yang dialami benda karena percepatan gravitasi. Arah gaya berat menuju pusat bumi. Dapat dirumuskan:
w = m.g

2) Gaya normal (N)
Adalah gaya yang dialami benda jika bersentuhan dengan bidang. Arah gaya normal tegak lurus bidang.

3) Gaya luar (F)
Adalah gaya yang diberikan dari pengaruh luar, misalnya gaya dorong, gaya tarik, dll.

4) Tegangan tali (T)
Adalah gaya yang timbul pada tali akibat diberi suatu gaya luar. Arah tegangan tali menjauhi benda.

5) Gaya gesek (f)
Adalah gaya sentuh antara benda dengan bidang geraknya yang berlawanan dengan arah gerak benda. Dapat dirumuskan:
f = $N.μ_k$
Gaya gesek secara khusus dibagi menjadi:

a. Gaya gesek statis (fs), adalah gaya yang bekerja saat benda diam.
$f_s = N.μ_s$
fs > fk

b. Gaya gesek kinetis (fk), adalah gaya yang bekerja saat benda bergerak.
$f_k = N.μ_k$
fk < fs

Dua kemungkinan gerak benda akibat gaya gesek statis:
a. Jika fs > F luar, maka benda diam dan percepatan 0 m/s2.
b. Jika fs = F luar, maka benda akan tepat bergerak.
c. Jika fs < F luar, maka benda bergerak dan percepatan dipengaruhi gaya luar dan gaya gesek kinetis.

D. HUKUM NEWTON III

Hukum Newton III (hukum aksi-reaksi) menjelaskan:
Jika suatu benda memberi gaya aksi kepada benda lain, maka benda lain itu akan memberi gaya reaksi yang sama kepada benda awal namun berlawanan arah.
dapat dirumuskan:
$F_{aksi} = –F_{reaksi}$

Menurut hukum Newton III:
1) Aksi-reaksi bekerja pada dua buah benda berbeda.
2) Aksi-reaksi tidak saling meniadakan satu sama lain.
3) Aksi-reaksi dapat menyebabkan salah satu atau kedua benda diam atau bergerak.
Contoh:
Ketika bersandar di dinding, kita memberi gaya ke dinding, namun dinding memberi gaya yang sama pula kepada kita. 

E. KINEMATIKA GERAK LURUS

Penerapan hukum Newton I pada kesetimbangan benda tegar misalnya sistem kesetimbangan tali.
Hukum Newton gambar 1
Hukum Newton gambar 1


Berlaku aturan sinus:
$\frac{T_1}{sinα}= \frac{T_1}{sinβ}= \frac{W}{sin90}$

Penerapan hukum Newton II pada kinematika gerak lurus (bidang dianggap licin):
1) Benda diberi gaya mendatar
Hukum Newton gambar 2
Hukum Newton gambar 2


Percepatan sistem:
a = $\frac{F}{m}$
ΣF = m.a
F = m.a

2) Benda diberi gaya mendatar dengan sudut θ
Hukum Newton gambar 3
Hukum Newton gambar 3


Percepatan sistem:
a = $\frac{F.cos𝛉}{m}$
ΣF = m.a
F.cosθ = m.a

3) Dua/lebih benda saling berhimpit dan diberi gaya mendatar
Hukum Newton gambar 4
Hukum Newton gambar 4


Percepatan sistem:
a =$\frac{ F}{m_1+m_2}$
$N_{12} = N_{21} = m_{2}.a$
Gaya kontak:
ΣF = m.a
F = $(m_1+m_2).a$

4) Dua/lebih benda saling bertumpuk
Hukum Newton gambar 5
Hukum Newton gambar 5


Gaya kontak antar balok:
$N_{12} = N_{21} = m_1.g$
Gaya normal tumpukan balok:
N = $(m_1+m_2)$.g
Balok 1
ΣF = 0
$N_{12} – m_1.g$ = 0
Balok 2
ΣF = 0
N – $m_2.g – N_{21}$ = 0

5) Dua/lebih benda yang terhubung tali diberi gaya tarik
Hukum Newton gambar 6
Hukum Newton gambar 6


Percepatan sistem:
a = $\frac{F}{m_1+m_2)}$
Balok 1
ΣF = $m_1$.a
$T_1 = m_1.a$
Balok 2
ΣF = $m_2$.a
F – $T_2 = m_2.a$

6) Dua benda terhubung tali tergantung pada katrol tetap
Hukum Newton Gambar 7
Hukum Newton Gambar 7


Percepatan sistem:
a = $\frac{m_2-m_1}{m_1+m_2}$.g
Balok 1
ΣF = $m_1$.a
$T_1 – W_1 = m_1$.a

Balok 2
ΣF = $m_2$.a
$W_2 – T_2 = m_2$.a


7) Dua benda terhubung tali, salah satu berada pada bidang, salah satu tergantung pada katrol tetap
Hukum Newton Gambar 8
Hukum Newton Gambar 8


Percepatan sistem:
a = $\frac{m_2.g}{m_1+m_2}$
Balok 1
ΣF = $m_1$.a
$T_1 – W_1 = m_1$.a

Balok 2
ΣF = $m_2$.a
$W_2 – T_2 = m_2$.a


8) Tiga benda terhubung tali, salah satu berada pada bidang, melewati dua katrol tetap, dua lainnya tergantung pada tiap katrol tetap
Hukum Newton Gambar 9
Hukum Newton Gambar 9


Percepatan sistem:
a = $\frac{(m_3-m_1).g}{m1+m2+m3}$
Balok 1
ΣF = $m_1$.a
$T_1 – W_1 = m_1$.a

Balok 2
ΣF = $m_2$.a
$T_2 – T_1 = m_2$.a

Balok 3
ΣF = $m_3$.a
$W_3 – T_2 = m_3$.a


9) Dua benda terhubung tali, salah satu berada pada bidang, melewati katrol tetap, salah satu tergantung pada katrol bebas
Hukum Newton Gambar 10
Hukum Newton Gambar 10


Percepatan sistem:
a = $\frac{m_2.g}{m_1+m_2}$
Balok 1
ΣF = $m_1.a_1$
$T_1 = m_1.a_1$

Balok 2
ΣF = $m_2.a_2$
$W_2 – T_2 – T_3 = m_2.a_2$


10) Benda berada di atas bidang miring
Hukum Newton Gambar 11
Hukum Newton Gambar 11


Percepatan sistem:
a = g.sinθ
Gaya normal:
N = W.cosθ
Sumbu x
ΣFx = m.a
W.sinθ = m.a

Sumbu y
ΣFy = 0
N – W.cosθ = 0


11) Benda berada di atas bidang miring, diberi gaya dorong naik
Hukum Newton gambar 12
Hukum Newton gambar 12


Percepatan sistem:
a = $\frac{F}{m}$ –g.sinθ
Gaya normal:
N = W.cosθ
Sumbu x
ΣFx = m.a
F – m.g.sinθ = m.a
Sumbu y
ΣFy = 0
N – m.g.cosθ = 0

12) Dua benda terhubung tali, salah satu pada bidang miring, salah satu tergantung pada katrol tetap
Hukum Newton gambar 13
Hukum Newton gambar 13


Percepatan sistem:
a = $\frac{(m_2-m_1.sinθ)}{m_1+m_2}$.g
Balok 1
Σ$F_x = m_1$.a
$T_1 – W_1.sinθ = m_1$.a
Balok 2
Σ$F_x = m_2$.a
$W_2 – T_2 = m_2$.a

13) Dua benda terhubung tali, keduanya pada bidang miring, melewati katrol tetap
Hukum Newton gambar 14
Hukum Newton gambar 14


Percepatan sistem:
a = $\frac{(m_2.sinβ-m_1.sinα)}{m_1+m_2}$.g
Balok 1
Σ$F_x = m_1$.a
$T_1 – W_1.sinα = m_1$.a
Balok 2
Σ$F_x = m_2$.a
$W_2.sinβ – T_2 = m_2$.a 

F. KINEMATIKA GERAK MELINGKAR

Penerapan hukum Newton II pada gerak melingkar:
G.M. horizontal dengan tali
Hukum Newton gambar 15
Hukum Newton gambar 15


Gaya sentripetal pada gerak ini berupa tegangan tali yang menahan benda agar tetap berada pada lintasannya.
Persamaan umum yang dapat dibentuk:
$F_s$ = T
T = $\frac{mv^2}{r}$
Kecepatan maksimum agar tali tidak putus:
$v_{maks} = \sqrt{\frac{T_{maks}.r}{m}}$

G.M. horizontal tanpa tali
Hukum Newton gambar 16
Hukum Newton gambar 16


Gaya sentripetal pada gerak ini berupa gaya gesek statis yang menahan benda agar tidak tergelincir sewaktu berputar.
Persamaan umum yang dapat dibentuk:
$F_s = f_s$
$\frac{mv^2}{r} = μ_s.N$
Kecepatan maksimum agar benda tidak meninggalkan lintasan:
$V_{maks} = \sqrt{μ_s.g.r}$

G.M. vertikal dengan tali
Hukum Newton gambar 17
Hukum Newton gambar 17


Persamaan umum yang dapat dibentuk:
T ± Wcosθ = Fs
Kecepatan minimum yang dibutuhkan agar benda dapat mencapai titik B dari A adalah:
$v_{min} = \sqrt{2.g.r}$
Kecepatan minimum yang dibutuhkan agar benda berputar satu lingkaran penuh:
$v_{min} = \sqrt{5.g.r}$

G.M. vertikal di dalam bidang lingkaran
Hukum Newton gambar 18
Hukum Newton gambar 18


Persamaan umum yang dapat dibentuk:
N ± Wcosθ = Fs
Kecepatan minimum pada C agar benda tidak meninggalkan lintasan:
$V_{min} = \sqrt{g.r}$

G.M. vertikal di luar bidang lingkaran
Hukum Newton gambar 19
Hukum Newton gambar 19


Persamaan umum yang dapat dibentuk:
N - Wsinθ = -Fs
Kecepatan minimum agar benda tidak meninggalkan lintasan:
$V_{max} = \sqrt{g.r}$

Ayunan konis
Hukum Newton gambar 20
Hukum Newton gambar 20


Persamaan umum yang dapat dibentuk:
W= Tcosθ
Fs = Tsinθ
T = $\sqrt{\frac{L cosθ}{g}}$
Kecepatan maksimum agar tali tidak putus:
$V_{maks} = \sqrt{g.r.tanθ}$

G.M. pada bidang miring atau velodrom
Hukum Newton gambar 21
Hukum Newton gambar 21


Persamaan umum yang dapat dibentuk:
N = $\frac{mg}{cosθ}$
Fs = mg tanθ
Kecepatan maksimum agar benda tidak meninggalkan lintasan dapat dirumuskan:
$v_{maks} = \sqrt{g.r.tanθ}$
$v_{maks} = \sqrt{μs.g.r}$

Jawaban Soal lainnya di Bab 5 :

Materi Fisika Lainnya

Demikianlah Materi tentang Hukum Newton. Semoga bermanfaat