Langkah Pembelajaran Pertemuan Pertama : 3 × 45 menit

D. HUKUM III NEWTON

Saat gerebek maulud dan sekaten terdapat bagian dimana hasil bumi terdapat sebuah gunungan yang terbuat dari beras ketan, makanan dan buah-buahan serta sayur-sayuran yang akan dibawa dari istana Kemandungan melewati Sitihinggil dan Pagelaran menuju masjid Agung dengan cara dipanggul. Ketika beberapa orang memanggul gunungan tersebut maka terdapat interaksi antara gunungan dengan tangan atau bahu orang yang memanggul gunungan. Gunungan akan memberikan gaya ke bawah F ab dan pemanggul akan memberikan gaya ke atas F ba . Pasangan gaya ini memiliki magnitude yang sama tetapi arahnya berlawanan. Gambar 1. Diagram Gaya Pemanggul Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa: “ Ketika dua benda berinteraksi, gaya pada kedua benda yang berasal dari satu sama lain selalu sama magnitudonya dan berlawanan arah” Halliday, 2010: 109.

E. BERAT DAN GAYA NORMAL

Semua benda yang dijatuhkan di dekat permukaan bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama ketika hambatan udaranya diabaikan. Besarnya percepatan benda yang jatuh tersebut yaitu sebesar percepatan gravitasi bumi, yaitu g. Gaya yang menyebabkan percepatan ini disebut sebagai gaya gravitasi atau biasa dikenal sebagai berat. Dengan menerapkan Hukum II Newton, kita dapat menentukan besarnya berat sebagai berikut: Arah dari gaya ini adalah menuju pusat bumi. Gaya gravitasi bekerja pada sebuah benda ketika benda tersebut jatuh. Ketika benda dalam keadaan diam di bumi, gaya gravitasi benda tersebut tidak hilang

F. APLIKASI HUKUM NEWTON a. Gerak Benda pada Bidang Datar

Perhatikan gambar berikut Seorang pedagang di sekaten sedang mendorong gerobaknya. Diagram gaya untuk gerobak dan penjualnya dapat dilihat pada gambar berikut. Pada gambar tersebut menunjukkan bahwa gerobak yang terletak pada bidang datar yang dianggap gesekannya nol bekerja gaya F mendatar sehingga gerobak dapat bergerak sepanjang bidang tersebut. Komponen gaya-gaya pada sumbu y adalah: Komponen gaya pada sumbu x adalah: Dalam hal ini, balok bergerak pada arah sumbu x berarti besarnya percepatan benda dapat dihitung sebagai berikut:

b. Gerak Benda pada Bidang Miring

Seorang anak sedang bermain seluncuran di rumah balon ketika berada di pasar malam sekaten. Gambar dibawah merupakan diagram gaya dari anak tersebut. Anak bermassa m bergerak menuruni bidang miring yang licin. Dalam hal ini kita anggap untuk sumbu x ialah bidang miring, sedangkan sumbu y adalah tegak lurus pada bidang miring. Komponen gaya berat w pada sumbu y adalah Resultan gaya-gaya pada komponen sumbu y adalah Dalam hal ini, balok tidak bergerak pada arah sumbu y, berarti a y = 0, sehingga: F Sementara itu, komponen gaya berat w pada sumbu x adalah Komponen gaya-gaya pada sumbu x adalah Dalam hal ini, anak bergerak pada arah sumbu x berarti besarnya percepatan benda dapat dihitung sebagai berikut:

c. Gerak yang dihubungkan dengan tali

Gambar di atas menunjukkan dua buah kereta A dan B dihubungkan dengan seutas tali terletak pada bidang mendatar yang licin. Pada salah satu balok misalnya balok B dikerjakan gaya F mendatar hingga keduanya bergerak sepanjang bidang tersebut dan tali dalam keadaan tegang yang dinyatakan dengan T. Apabila massa balok A dan B masing-masing adalah m A dan m B , serta keduanya hanya bergerak pada arah komponen sumbu x saja dan percepatan keduanya sama yaitu a, maka resultan gaya yang bekerja pada kereta A komponen sumbu x adalah: Sementara itu, resultan gaya yang bekerja pada kereta B komponen sumbu x adalah: Dengan menjumlahkan kedua persamaan tersebut, maka:

d. Gerak vertikal benda yang terletak pada bidang horizontal.

a Papan tempat gunungan dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan Komponen gaya pada sumbu y adalah: Dalam hal ini, papan dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap GLB pada komponen sumbu y, berarti a y = 0, sehingga: b Papan tempat gunungan diangkat ke atas Komponen gaya pada sumbu y adalah: Dalam hal ini, papan bergerak ke atas mengalami percepatan a sehingga: c Papan tempat gunungan diturunkan ke bawah Komponen gaya pada sumbu y adalah: Dalam hal ini, lift bergerak ke bawah mengalami percepatan a sehingga: w = mg N SOAL Pertemuan Pertama SOAL JAWABAN 1. Sebuah gong bermassa 4 kg berat w = 40 N digantungkan dengan seutas tali dan diikatkan pada tiang. Jika gong diam maka berapakah tegangan talinya? Gaya-gaya yang bekerja pada gong dapat dilihat seperti gambar. Karena gong diam maka berlaku Hukum I Newton ΣF = 0 T – w = 0 T – 40 = 0 T = 40 N 2. Sebuah gamelan dengan massa 8 kg terletak pada lantai dan kemudian diangkat vertikal ke atas dengan gaya sebesar 120 N. Jika g = 10 ms 2 , maka berapakah percepatan gamelan tersebut? Pada benda bekerja dua gaya yaitu gaya berat w dan gaya F. w = m g = 80 N Percepatan benda ditentukan oleh resultan gaya w dan F sehingga ΣF = ma F – W = ma Pertemuan Kedua 1. Sebuah saron bermassa 5 kg. Jika g = 10 ms 2 maka tentukan: a. berat saron b. gaya normal jika balok diletakkan di atas bidang datar c. gaya normal yang bekerja pada saron jika diam di atas bidang miring yang membentuk sudut 300 terhadap horizontal a. Berat saron w = m g = 5 . 10 = 50 N b. Gaya normal di bidang datar ΣFy = 0 N – w = 0 berarti N = 50 N c. Gaya normal di bidang miring ΣF = 0 N – w cos 300 = 0 N – 50 ½ √3 = 0 N = 25 √3 N 2. Sebuah lesung bermassa 40 kg berada di atas tanah mendatar kasar dengan µ s = 0,6 dan µ k = 0,3. Kemudian lesung tersebut di dorong dengan gaya sebesar F mendatar Gaya normal N memenuhi N = w = m g = 400 N Pengaruh gaya F dapat diketahui dengan menghitung dahulu fs max T w = 40 N dan g = 10 ms 2 . Tentukan gaya gesek yang dirasakan lesung dan percepatan lesung jika: a. F = 200 N b. F = 500 N fs max = µ s N = 240 N a. F = 200 N F fs max berarti lesung diam sesuai Hukum I Newton maka ΣF = 0 sehingga fs = F = 200 N dan a = 0 b. F = 500 N F fs max berarti lesung bergerak Gaya geseknya adalah gaya gesek kinetik, yaitu fk = µ k N = 120 N Percepatan lesung dapat ditentukan dari Hukum II Newton