II. Materi Pembelajaran : - 4.GAYA

  

GAYA

I . Tujuan Pembelajaran :

  Setelah mempelajari materi ini diharapkan siswa dapat : 1. menjelaskan pengertian gaya 2. menjelaskan jenis-jenis gaya 3. menjelaskan kriteria dan satuan gaya 4. menjelaskan sifat-sifat gaya 5. menjelaskan konsep hukum – hukum Newton 6. menjelaskan aplikasi hukum -hukum Newton dalam kehidupan sehari-hari 7. menjelaskan pengertian gaya gesekan 8. jenis-jenis gesekan yang menguntungkan dan yang merugikan 9. merumuskan dan menghitung gaya gesekan

   Materi Pembelajaran : II.

1. Pengertian gaya Adalah suatu sebab yang dapat membuat benda mengalami perubahan.

  Perubahan yang terjadi dapat berupa :

  a. perubahan kecepatan

  b. perubahan gerak

  c. perubahan kedudukan

  d. perubahan percepatan

  e. perubahan bentuk

2. Jenis-jenis gaya

  Jenis gaya menurut bagaimana obyek benda berhubungan, maka gaya terbagi menjadi dua jenis:

  a. Gaya kontak

  Ketika pemberi gaya berhubungan langsung (kontak) dengan obyeknya, maka gaya yang seperti ini dinamakan gaya kontak. Contoh :

   Memetik guitar  Mengetik keyboard computer  Membuka halaman buku  Menendang bola Gaya kontak yang akan dibahas adalah gaya normal dan gaya tegangan tali

  Gaya normal

  Yang dimaksud dengan gaya normal adalah gaya kontak yang arahnya tegak lurus dengan bidang sentuh. seperti gambar disamping bahwa tangga yang disandarkan pada tembok maka gaya normalnya selalu tegak lurus dengan tembok demikian pula gaya normal lantai juga tegak lurus terhadap lantai.

  Gaya tegangan tali Gaya tegang tali adalah gaya pada tali ketika tali sedang tegang.

  Sebelum tali ditarik, maka tali tersebut kendor yang berarti gaya tegangan talinya sama dengan nol namun ketika tali mulai ditarik, maka tali tersebut akan tegang yang berarti gaya tegangan talinya ada atau T ≠ 0.

  b. Gaya non kontak

  Ketika pemberi gaya tidak langsung berhubungan (kontak) dengan obyeknya, maka gaya ini dinamakan gaya non kontak. Contoh :

   Gaya gravitasi  Gaya listrik  Gaya magnet  Gaya nuklir

3. Kreteria gaya

  Gaya itu merupakan besaran vektor dan mempunyai kriteria sbb :

   P

  a. titik tangkap gaya ( 0 )

  4. Satuan gaya Gaya dalam sistem MKS bersatuan newton .

  Yang disebut dengan satu Newton adalah besarnya gaya yang diperlukaan untuk menimbulkan percepatan satu meter per sekon kuadrat pada benda bermsa satu kilogram. Dalam sistem CGS maka satuan gaya adalah dyne . Adapun hubungan antara newton dengan dyne adalah sbb :

  Newton Dyne _{2 2} kg.m / s g.cm / s _{2 3 2 2} 1 kg m / s 1. 10 g . 10 cm./ s _{5 2}

  1 N 10 g cm / s ₅

  1 N 10 dyne

  5. Sfat – sifat gaya

a. Gaya itu dapat dipindahkan

  Syarat agar gaya itu dapat dipindahkan adalah

  F besar dan arahnya harus tetap dengan cara menggesernya . x F

  Gaya itu dapat dijumlahkan b.

  F

  1 i . menjumlahkan gaya yang segaris , searah dan bertitik tangkap sama.

  F

2 R

   R = F ^{1 + F 2} F

  1 ii. menjumlahkan gaya segaris berlawanan arah

  R = F ^{1 - F 2} R F

2 R

  iii. menjumlahkan gaya – gaya yang membentuk

  sudut

  F

  2 _{2 2}  θ F R F F

  1

  2 F . F . cos _{1 2}   _{1 2}   F ₂ Sin sin

     R

  Contoh :

  Dua buah gaya masing – masing F ^{1 = 10 N , F 2 = 4 N mimiliki titik tangkap sama.} Tentukanlah Resultante kedua gaya itu jika :

  a. kedua gaya segaris dan searah _{1 2}

  b. kedua gaya segaris berlawanan arah F ke kanan dan F ke kiri

  c. kedua gaya saling membentuk sudut 60

  d. tentukan arah R Penyelesaian :

  a. R = F ^{1 + F 2}

  b. R = F ^{1 - F 2} = 10 + 4 = 10 - 4 = 14 N. = 6 N c. _{2 2} F F F _{1 2}

2 F . F cos

  _{1 2 2 2}    

  10

  4 2 . 10 . 4 . cos

  60    ₁ 100

  16 80 .

     ² 156

  2

  39 12 ,

49 N

     F ₂

  4 sin sin sin 60 sin , 2774      

  16 ,

  1

  d. Sin θ =

    

  

a. Hukum I Newton

  Pengertian benda dalam keadaan seimbang Apakah gaya-gaya selalu membuat benda bergerak dipercepat ? Tidak, ketika resultan gaya-gaya sama dengan nol, maka benda tidak akan bergerak diperpcepat:

   benda yang semula diam akan tetap diam

   benda yang bergerak lurus beraturan, tetap akan bergerak lurus beraturan keadaan benda yang sedang diam atau sedang bergerak lurus beraturan dinamakan keadaan seimbang.

  Tidak hanya itu benda yang sedang bergerak lurus beraturan akan terus bergerak lurus beraturan jika jumlah gaya (resutan gaya) sama dengan nol atau tidak gaya yang bekerja pada benda itu. Tapi jika ada gaya yang bekerja pada benda maka gaya tersebut dapat mengubah keadaan benda itu. Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa : “Jika resultante gaya – gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol , maka benda tersebut mungkin diam atau mungkin bergerak lurus beraturan “.

  Rumus : Hukum I Newton dikenal dengan hukum Inersia atau kelembaman.

  Apa yang dimaksud dengan Inersia atau kelembaman itu ?

  Inersia atau kelembaman adalah kecenderungan suatu benda untuk tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan ( bergerak dengan kecepatan tetap ) Hukum II Newton

  Newton adalah fisikawan ternama yang hidup pada tahun 1642 – 1727. beliau lahir ketika ilmuwan ternamaGalileo Galilei meninggal. Sebelum berusia 30 tahun ia merumuskan hokum-hukum dasar mekanika (gerak) menemukan hokum gravitasi dan menemukan metode matematika kalkulus. Apakah hukum Newton itu ? Hukum Newton adalah hukum tentang gerak. Hukum Newton ini dikenal ada tiga macam yaitu :

  a. Hukun I Newton

  b. Hukum II Newton

  c. Hukum III Newton Suatu benda yang sedang diam akan tetap diam jika resultan gaya yang bekerja padanya sama dengan nol Bola yang diam akan tetap diam jika tidak disentuh demikian pula botol yang semula berdiri tegak diatas lantai jatuh karena disentuh ( ditumbuk oleh bola )

  Sehelai kerta diapit diantara dua botol plastic, tegak dan terbalik dalam keadaan diam. Kertas ditarik dengan tiba-tiba, apa yang terjadi ? Ternyata kedua botol plastic tetap tegak. Hal ini disebabkan botol plastic berisi air mempunyai massa atau inersia yang besar sehingga kecenderungan mempertahankan keadaannya cukup besar. Massa ini merupakan ukuran inersia artinya benda yang inersianya besar mempunyai kecenderungan besar untuk tidak bergerak dipercepat. Benda yang inersianya besar dikatakan massanya besar.

  Jika suatu benda diberi gaya, maka benda akan bergerak dipercepat. Besarnya percepatan sebanding dengan besarnya gaya yang bekerja. Jika gaya yang bekerja besar maka akan menghasilkan percepatan yang besar pula. Secara matematis pernyataan hokum II Newton dapat ditulis :

  F ∞ a , jika percobaan dilakukan bervariasi menghasilkan grafik sebagai

  berikut : Dari uraian diatas, maka hukum II Newton dapat disimpulkan bahwa :

  

“ besarnya percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda sebanding dengan besarnya

gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan masa benda “

  Pernyataan diatas secara matematis dapat ditulis : F = gaya yang bekerja …….Newton m = masa benda …………..kg

  F

• _–2 a F m . a

    

  a = percepatan ……………m.s

  m Pengertian berat benda.

  Berat benda adalah resultan gaya gravitasi pada benda itu sebagai akibat semua benda-benda dialam semesta.

  Ketika benda bermasa m jatuh bebas, benda akan mendapat percepatan sebesar g . artinya gaya yang bekerja pada benda (gaya tarik bumi) adalah: F = m .a = m . g.

  Karena gaya tarik bumi = m.g , maka berat benda : W = m. g

  Sehingga ada perbedaan antara massa dengan berat yaitu bahwa berat itu sangat tergantung lokasi sedang massa dimanapun selalu sama.

c. Hukum III Newton

  Seorang karateka sedang menghantam balok es yang ditumpuk dengan gaya F , maka balok es tersebut menahannya artinya memberikan gaya reaksi atau gaya perlawanan sebesar F namun arahnya berlawanan. Sebagai akibat perlawanan ini maka tangan seorang karateka saat menghantam es tersebut terasa sakit.

  Demikian pula seorang atletik yang sedang menahan barbell yang telah diangkat. Disini kedua barbell memberikan gaya aksi pada kedua tangan atlet, maka kedua tangannyapun meberikan gaya perlawanan yaitu gaya reaksi seberat kedua barbell tersebut. Dalam hal ini arah gaya aksi selalu berlawanan dengan arah gaya reaksi .

  Dengan demikian dari illustrasi diatas dapat disimpulkan untuk hokum III Newton adalah : “Jika sebuah benda mengerjakan gaya terhadap benda kedua , maka gaya kedua juga mengerjakan gaya pada benda pertama yang besarnya sama namun arahnya berlawanan “.Hukum ini terkenal dengan hukum aksi – reaksi .

  F = -F aksi reaksi

  Dialam semesta ini tidak ada gaya tunggal karena setiap gaya pasti berpasangan atau dengan kata lain : “ setiap ada akasi pasti ada reaksi”

  Mengukur gaya

  Mengukur gaya : ₁

  1. Ambil pegas dan gantungkan masa sebesar 100 kg ( / ^{10 kg ) angka 10} merupakan nilai percepatan gravitasi

  2. Amati pertambahan panjang akibat gaya tarik bumi

  3. Tandai pertambahan pegas, berilan nama 1 newton 4. Buatlah skala keatas secara teratur dan tandai dengan 2 N, 3 N dst.

  Dengan demikian pegas sudah dapat dipakai untuk mengukur gaya.

  Mengukur pegas

  T T

  1 N F1 W

   F

  a = F ^{1 / m}

  F ^{1 = m .a}

  Suatu balok dengan masa m ditarik dengan gaya F ^{1 dan balok} berada pada lantai licin sekali, maka balok tersebut akan bergerak dipercepat dengan percepatan a . Jika tali dianggap tidak bermassa, maka besarnya percepatan tersebut adalah :

  Pada tali sangat ringan (tak bermassa) bertindak sebagai penyalur gaya saja tanpa mengganggu gerakan benda.. Gaya yang bekerja pada tali adalah F ¹ dan F ⁴ yang besarnya sama namun arahnya berlawanan ini dikenal dengan pasangan gaya tali. Pasangan gaya tali ini sebenarnya terdapat pada setiap titik dalam tali itu. Gaya yang bekerja pada tali ini dinamakan tegangan tali dengan simbol T.

  F tali = F ^{1 + F 4 → F tali = F 1 - F 4} F ^{1 – F 4 = m tali . a} Jika tali sangat ringan (dianggap masanya tidak ada) atau m = 0 , maka : F tali = F ^{1 – F 4 = 0 → F 1 = F 4 sehingga F 1 = F 4 = F 3} Kesimpulan:

  F ^{1 = -F 2} Tali menarik balok dengan gaya F ³ , akibatnya timbul reaksi balok menarik tali dengan gaya F ^{4 :} F ³ = - F ⁴ karena aksi reaksi maka F ³ = F ⁴ Gaya total yang bekerja pada tali adalah :

  Besarnya percepatan adalah : Sebuah balok ditarik dengan gaya F ^{1 melalui seutas tali} seperti gambar disamping . Dalam hal ini maka tangan menarik balok dengan gaya F ^{1 ( gaya aksi ) sedangkan tali} menarik tangan dengan F ^{2 ( gaya reaksi ). Secara} matematis dapat ditulis :

   Pada arah horizontal ∑F = m . a → hal ini berarti balok akan bergerak dipercepat dengan arah F ^{1 .}

  ∑F = 0 → N – W = 0 sehingga N = W = m.g

  Menurut hukum Newton II  Pada arah vertical balok tidak bergerak atau diam sehingga percepatannya sama dengan nol ( a = 0 )

  1 F

  Hubungkan pegas pada gaya yang hendak diukur gayanya. Dengan melihat skala kita dapat menentukan besarnya gaya tersebut. Gunakan pegas, dan berikan gaya 1 N pada benda bermassa 1 kg dibidang datar licin ternyata benda dipercepat dengan percepatan 1 m.s

• ^-2 .

  4 f F

  3 F

  4 F

  1 F

  2 F

  b. Balok dan tali F

  W > N → m.g > N  F = m.a  m.g - N = m.a → N = m ( g – a )

   F = m .a  N – m.g = m.a → N = m ( g + a )  Lift bergerak dipercepat kebawah dengan perepatan a:

   Lift bergerak dipercepat keatas dengan percepatan a N > W → N > m.g

  a. Lift bergerak

  Aplikasi Hukum Newton :

  4

  .

   N T

  Sebuah balok terletak pada sebuah bidang miring yang didikat oleh sebuah tali seperti gambar berikut ini. Untuk menghitung besarnya tegangan tali maka:

   W Dibuat terlebih dahulu analisa gaya pada benda. θ

  W = gaya berat akibat tarikan gravitasi T = gaya reaksi tali. Gaya ini terjadi sebagai reaksi tali

   N T

  akibat ditarik oleh gaya berat sepanjang bidang miring. N = gaya reaksi bidang miring pada benda akibat tekanan

  mg.sin θ

  benda pada bidang miring

  mg.cos θ Karena benda diam, maka percepatannya sama dengan nol. W=m.g θ Menurut hukum Newton II

  ∑F x = m .a ∑F y = m .a T - m.g sinθ = 0 N - m . g cosθ = 0

  N = m . g cosθ T = m . g sinθ

  Jika tali dipotong, maka balok akan bergerak dipercepat dengan besarnya percepatan adalah : _{x x y y} ∑F = m .a ∑F = m .a T - m.g sinθ = m.a N - m . g cosθ = m.a _y 0 - m .g sinθ = m . a 0 = m.a → a = 0

  a = - g . sinθ x

  Jadi balok bergerak dipercepat pada sumbu x sejajar bidang miring dengan percepatan :

  a x = - g . sinθ

d. Katrol

  Katrol banyak dipergunakan dalam kehidupan sehari-hari, terutama untuk keperluan mengangkat dan menurunkan benda. Hal ini karena katrol dapat memudahkan bahkan dapat memperkecil kerja yang dilakukan. Selanjutnya akan dibahas benda –benda yang dihubungkan dengan tali melalui katrol.

  Benda bergerak di atas bidang datar yang licin ditarik oleh benda lain yang dihubungkan dengan katrol.

   Massa tali dan gesekan tali dengan katrol diabaikan. m

1 Menurut hukum Newton II :

  W

  1

  ∑F = ∑m.a W ₂ ^{2 - T 2 + T 1 = ( m 1 + m} ₁ ^{2 ) .a} ₂ m .g = ( m + m ) .a

  m ₂

a . g 

Gb. 01

  ( m m ) ₁ ² m

   2 a

  W

2 Pada benda pertama menurut hukum Newton II berlaku :

  ₁ ∑F = m . a

  m . m m ₂     ^{1 2} T m . . g T . . g      

  T = T = T = m . a → → ^{1 2 1 1}    

  m m m m ₁   _{2 1 2}     Benda bergerak ke atas bidang miring yang licin ditarik oleh benda lain yang dihubungkan dengan katrol.

   Massa tali dan gesekan tali dengan katrol diabaikan.

  a) Benda m ^{1 bergerak keatas jika w 2 > w 1 sin α berlaku rumus sebagai berikut :} Menurut hukum II Newton : ∑F = ∑m.a w 2 – w 1 sin α = (m 1 +m 2 ).a w

1 sin α

m

  1   m m . sin _{2 1}   w cos α w

  2 T = m .a

  1

  1 T m    ₁   m m ¹  ²

    w 2 α .g

   Gb. 02

b) Benda m bergerak keatas jika w < w sin α berlaku rumus sebagai berikut :

  2

  2

  1 a =

  T = m .a

  2 Menurut hokum II Newton:

  ( m sin m )  

  1

  2 m . sin m ₁    ₂

   w sin α – w = (m + m ).a g

  1

2 T m . g

     ₂  

  1 .

  ( m m )

   m m

  

2

_{1 2}  

   1

  w ^{1 = m} _{2 2} ^{1 . g} w = m . g

  Gerak dua buah benda yang dihubungkan dengan katrol _{1 2 1 2}

   Jika m &gt; m , maka m bergerak ke bawah dan m bergerak ke atas.

  Pada m ^{1 : T = m 1 .g - m 1 .a}

   Pada m ^{2 : T = m 2 .g + m .a 2}

   T

  Dari persamaan (1) dan (2) diperoleh :

   m

  2

  2

  ( m m )

   1

   ( m m )

  2 T a . g

   1

  2

  2 W

  ( m m )  2 m . m

  1

  2

  1

  2 T m . g m . a T m . g m . g T . g

        

  1

  1

  1

  1

  ( m m ) m m  

  1

  2

  1

  2

  1 m

  1 a W

  1

  e. Benda ditarik vertical ke atas dengan percepatan a oleh gaya F = mg

  F

  a F – w = ma m

  F - m.g = m.a

  W F = gaya tarik (N) w = mg = gaya berat (N)

  f. Untuk benda yang tergantung oleh dua tali dalam keadaan setimbang berlaku rumus sebagai berikut: β α ∑Fx = 0 →

  T 1 cos α = T 2 cos β T

2 T

  1 T 2 sinβ T 1 sinα ∑Fy = 0 → T 1 sin α + T 2 sin β = w

  T cos β T cos α

  2

1 W

  Jika α + β = 90 berlaku sebagai berikut :

  T 1 = w sin α T 2 = w sin β

  T ^{1 = tegangan tali ! (N)} T ^{2 = tegangan tali 2 (N)}

  1.) Gaya 100 N bekerja pada benda yang masanya 50 kg . Berapa besarnya percepatan yang ditimbulkan ? Penyelesaian : a = F / m  a = 100 / 50 = 2 m / det. ²

  Fungsi gesekan  gesekan dapat menggerakkan pointer mouse.

   Gesekan memungkinkan kereta api dapat berhenti.

   Gesekan dapat menimbulkan api. Salah satu akibat gesekan adalah timbulnya panas. Kenyataan ini digunakan orang sejak zaman purba untuk menyalakan api. Sekarang kita dengan mudah menyalakan api dengan korek api.  Gesekan dapat menimbulkan bunyi Alat-alat musik seperti biola mengaplikasikan prinsip gesekan yang menyebabkan senar bergetar dan menghasilkan bunyi nada.

   Gesekan memungkinkan orang untuk berjalan atau berlari. Ketika kita berjalan, gesekan kaki dengan lantai memberikan gaya pada lantai, akibatnya lantai mendorong kita maju. Tanpa gesekan atau jika lantai licin sekali mustahil kita dapat berjalan.

  Walaupun secara kasat mata kedua permukaan benda tersebut halus akan tetapi jika kita amati dengan suatu alat yang lebih teliti misalnya mikroskop electron maka tidak ada permukaan benda yang halus sempurna.

  Jika kedua tangan kita gesek-gesekan maka telapak tangan kita terasa hangat. Hal ini merupakan salah satu contoh akibat adanya gaya gesekan. Gesekan ini timbul karena permukaan tangan kita kasar.

  .

  Ketika korek api digeserkan pada bagian yang kasar dari wadah korek terjadilah suatu gesekan dimana arah gaya gesek tersebut berlawanan dengan arah gerakan korek, hal ini terbukti bahwa ketika korek digeserkan akan terasa berat. Jadi gaya gesekan adalah gaya yang melawan gerak suatu permukaan relative satu sama lain. Gaya ini bersinggungan denga permukaan benda

  Gesekan yang merugikan

  Untuk menggerakkan pointer mouse pada layer computer dibutuhkan gesekan yang dapat menngerakkan bola karet yang terdapat dalam mouse.

  Gesekan kering gesekan fluida

Gesekan fluida terjadi antara benda padat dengan fluida ( cair maupun gas ) sedang gesekan kering timbul antara dua

benda padat yang bersentuhan. Dari kedua jenis gesekan ini yang kita pelajari hanya gesekan kering.

  2.) Gaya 200 N bekerja pada benda dengan membentuk sudut 60 tehadap bidang datar , jika percepatan yang ditimbulkan 2 m / det. ² .Tentukan masa benda itu ! Penyelesaian : F cos  = m . a .

  Dalam fisika kita kenal dua jenis gesekan yaitu :

   GAYA GESEKAN Jenis-jenis gesekan

     

  F m

  1 kg a

  2

  2 . 60 cos 200 cos .

  2 . 200

  50

  Rem kereta api / rem mobil / motor pada prinsipnya adalah menghambat putaran roda sehingga berhenti.

   Gesekan pada pintu pagar yang berkarat Gesekan ini membuat pintu pagar sulit didorong dan menimbulkan bunyi yang mengganggu

   Gesekan membuat alat-alat mekanik pada mesin menjadi aus Gesekan ini juga menghabiskan energi atau mengurangi effisiensi mesin. Lebih dari 20 % energi mesin sebuah mobil hilang akibat gaya gesekan ini.

  Konsep gesekan

  Konsep Gesekan Mengapa berkas yang didorong tidak segera bergerak? Brankas tidak segera bergerak karena ada yang menghambat, yaitu gaya

  gesek static (f s ) yang besarnya sama dengan gaya luar (F). Gaya gesekan

  static ini bekerja antara lantai dan dasar brankas. Arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah gerak benda atau berlawanan dengan gaya kerja . Mengapa brankas belum juga bergerak walaupun gaya yang diberikan sudah diperbesar? Ketika gaya diperbesar,brankas belum juga bergerak karena gaya gesek static juga ikut bertambah besar. Nah, sekarang brankas mulai bergerak mengapa ? Ketika gaya terus diperbesar, gaya gesek static juga terus juga terus bertambah besar hingga akhirnya mencapai nilai maksimum. Sesaat brankas mulai bergerak, gaya gesekannya berkurang sedikit. Selanjutnya, selama brankas bergerak, gaya geseknya tidak lagi disebut gaya gesekan static namun gaya gesekannya adalah gesekan kinetik.

  Gesekan statik

  Untuk lebih memahami konsep gesekan ini, mari kita amati penyebab munculnya gaya gesekan secara lebih mikroskopis. Permukaan benda tidak ada yang rata sempurna. Ada bagian yang seperti berbukit, ada pula yang seperti lembah. Ketika dua permukaan ditumpuk, maka bukit bertemu bukit atau bukit masuk lembah. Bukit permukaan atas akan berbenturan dengan bukit permukaan bawah. Benturan akan menahan benda untuk tetap diam. Inilah yang disebut gesekan static. Makin besar gaya makin besar gesekan statiknya Ketika gaya dorong diperbasar beberapa bukit akan hancur. Bukit lain yang cukup keras dan tidak hancur bertindihan dengan lembah yang keras pula dari permukaan lain. Akibatnya,gaya hambat menjadi lebih besar. Itulah sebabnya, makin besar gaya makin besar gaya gesekan statiknya. _s Jadi gesekan statis ( f )

  Adalah gaya gesekan antara permukaan bidang dengan permukaan benda kerja dimana benda itu tepat akan mulai bergerak.

  Gesekan kinetik

  Jika gaya diperbesar lagi, gaya gesekan statik makin besar hingga mencapai nilai maksimum. Jika gaya terus diperbesar,bukit bukit dapat keluar dari lembah yang keras dan dapat berlari di atas bukit-bukit permukaan bawah tanpa khawatir masuk ke dalam lembah. Akibatnya, benturan antara bukit dan bukit banyak berkurang.Pada saat ini, gaya gesekan static sudah berubah menjadi gaya gesekan kinetik.Gaya gesekan kinetik ini mempunyai nilai lebih kecil dibandingkan gaya gesekan static. _{k s k s} f &lt; f f = gaya gesek kinetik f = gaya gesek statik Jika gaya pendorong terus ditambah, maka jumlah benturan tidak banyak berubah. Dengan demikian gaya gesekan kinetik konstan, tidak dipengaruhi oleh kecepatan. _k Jadi gaya gesekan yang bekerja selama benda begerak dinamakan gaya gesekan kinetik (f ).

  Gesekan dan Gaya Normal

  Jika permukaan atas diberi beban tambahan,apa akibatnya? Penambahan beban akan besar gaya normal benda.Akibatnya pada permukaan dasar benda, bukit-bukit yang tidak cukup keras akan hancur. Sedangkan bukit dan lembah yang paling keras saling mencengkram kuat. Gaya gesekan juga akan bertambah besar.Itulah sebabnya gaya gesekan kinetik maupun static(static maksimum) tergantung pada gaya normal.Semakin besar gaya normal maka semakin besar gaya gesekannya.

   Minyak Pelumas Mengurangi Gesekan

  Apa yang biasa kita lakukan untuk mengurangi gaya gesekan?

  Sifat-sifat Gaya gesekan

  Dari uraian tersebut dapat kita simpulkan bahwa sifat-sifat gaya gesekan adalah: a. Arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah gerak benda. _s b. Benda yang digeser tidak segera bergerak karena ada f .

  c. Sesaat benda akan bergerak f s menjadi maksimum (f s maks).

  d. Benda akan bengerak jika F &gt; f s maks.

  e. Selama benda bergerak, gaya gesekan static berubah menjadi gaya gesekan kinetik.

  f. f k tidak tergantung pada kecepatan benda.

  g. f k dan f s maks tergantung pada besarnya N.

  h. Minyak pelumas dapat mengurangi gesekan.

  Besarnya gaya gesekan

  Gaya gesekan adalah gaya yang berlawanan dengan gaya kerja . Adanya gaya gesekan antara bidang dengan benda maka gaya yang kita berikan akan berkurang .

  F = gaya kerja f = gaya gesekan

  F - f = m . a g

  m = masa a = percepatan Besarnya gaya gesekan tergantung :

  N

  a. gaya normal (N)

  b. koeffisien gesek ()

  F m fg

  fg = .N = ..W

  W = m.g

  fg = .m.g

  Menurut hukum II Newton : ∑F = m . a N F – fg = m.a a fg

  F - .m.g = m.a mg.sin θ w.cos θ w

  F . m . g 

   a  m θ

• )

  m.g.sin θ - .m.g.cos θ = 0 m = masa benda …..kg _-2 g = percepatan gravitasi …..m.s

• )

   = koeffisien gesekan m.g.sin θ - .m.g.cos θ = m.a *) Rumus jika balok diletakkan pada bidang miring dengan sudut kemiringan θ dan balok tepat akan begerak.

• ) Rumus jika balok bergerak pada bidang miring dengan percepatan a.

  Definisi koefisien gesekan

  Apa yang dimaksud dengan koefisien gesekan? Koefisien gesekan adalah suatu ukuran dari kasar atau halusnya permukaan.Semakin kasar permukaan suatu benda, maka koefisien gesekannya semakin besar.

  Koefisien gesekan dan gaya normal Sifat-sifat koeffisien gesekan:

  Besarnya gaya gesekan berbanding lurus dengan gaya normal  Koeffisien gesekan static dan kinetik tidak benda. _{s maksimum s} mempunyai dimensi.

  Gaya gesekan static maksumum: f = μ N Dari rumus : f = μ.N →

  Gaya gesekan kinetik : f k = μ k N f newton .......... ....

   

  dengan:

  N newton

  μ s = koefisien gesekan static  Koeffisien static dapat lebih besar atau sama μ k = koefisien gesekan kinetik dengan koeffisien gesek kinetik μs ≥ μk

  N = gaya normal

   EVALUASI : III.

A. PILIHAN GANDA

  a. dapat menyebabkan perubahan percepatan benda

  b. dapat menyebabkan perubahan bentuk benda

  c. dapat menyebabkan perubahan kecepatan benda

  d. dapat menyebabkan perubahan kekuatan benda

  e. dapat menyebabkan perubahan kedudukan benda 2. Berikut ini adalah contoh gaya kontak, kecuali …..

  a. Bambang menendang bola kaki

  b. Pemain badminton sedang serv

  c. Magnet menarik jarum besi hingga menempel

  d. Petinju sedang memukul kepala lawan

  e. Abimanyu sedang mendorong mobil

  3. Dua buah gaya masing-masing 10 N ke kanan dan 30 N ke kiri dan bertitik pangkal Sama. Resultan kedua gaya adalah … a.

  40 N ke kanan

  b. 40 N ke kiri d.

  20 N ke kanan

  c. 20 N ke kiri e.

  10 N ke kiri

  4. Gaya F pada gambar di bawah besarnya sama dengan …

  a. F = F ^{1 + F 2}

  b. F = F ^{2 + F 1}

  c. F = F ₂ ^{1 – F 2} ₁

  d. F = F – F

  e. F = 0

  F

  1 F F

  2 ₂

  5. Seseorang masanya 60 kg. berada dalam lift yang sedang bergerak turun dengan percepatan 3 m/s , jika ₂ g = 10 m/s maka besarnya gaya desakan kaki orang terhadap lantai lift adalah : ….newton a. 780

  b. 630

  d. 570

  c. 600

  e. 420

  6. Dua buah gaya besarnya masing-masing 5 N, bekerja pada satu titik tangkap dan menghasilkan resultan sebesar 5 N , maka sudut kedua buah gaya tersebut adalah:… a. 30

  b. 60

  d. 120

  c. 90

  e. 150

  7. Mobil terperosok di jurang di tarik dengan dua mobil derek dengan gaya masing-masing 400 N dan 300 N yang arahnya saling tegak lurus. Maka resultan kedua gaya itu adalah : ……newton

  a. 800

  b. 700

  d. 500

  c. 600

  e. 400

  8. Tiga buah gaya bekerja pada sebuah benda dalam satu titik tangkap seprti gb. dibawah ( sudut antara F1 dan F2 adalah 135 sedang sudut F2 dan F3 adalah 75 ) maka:

  F2 = 10 N F1 = 20 N F3 = 30 N

  1. Rx = 13 N

  2. Ry = 5√2 -15 N

  3. Rx = -13 N

  4. Ry = 15 - 5√2 N Pernyataan berikut yang paling benar untuk peristiwa diatas adalah …..

  a. 1 dan 2

  b. 2 dan 3

  d. 1 dan 3

  c. 3 dan 4

  e. 1, 2 dan 3

  9. Bambang Pamungkas menendang bola dari titik penalty ( jarak 11 m dari gawang ) dan berhasil menjebol gawang lawan. Jika masa bola 1 kg dan bola mencapai gawang setelah 1 detik dari penendangan, maka besarnya gaya tendang yang dilakukan oleh Bambang Pamungkas adalah :……Newton

  a. 5,5

  b. 11

  d. 27,5

  c. 22

  e. 55

  10. Ibu Khumairok baru saja belanja dari supermarket membeli neraca dan gula 2 kg. saat ibu Khumairok berada dalam lift yang turun, ia menimbang gula yang dibelinya . ternyata neraca menunjukkan 1,4 kg. jika percepatan gravitasi 10 m/s ² , maka percepatan lift turun adalah …..m/s ²

  a. 2

  16. Jika sebuah benda diletakkan pada bidang miring, maka gaya normal pada benda itu adalah ……

  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. tepat sama atau tidak sama dengan berat benda

  17. Sebuah palu bermasa 2 kg diayunkan dengan kelajuan 20 m/s dan menghantam sebuah paku, sehingga paku masuk kedalam kayu sedalam 5 cm. besarnya gaya tahan kayu terhadap paku adalah …..newton.

  a. 400

  b. 800

  d. 8000

  c. 4000

  e. 40.000

  18. Mobil yang masanya 700 kg mogok di jalan mendatar di Derek dengan bantuan tali. Tali yang menghubungkan mobil dengan mobil Derek yang dipakai untuk menarik akan putus jika tegangannya melebihi 1.400 N. percepatan maksimum yang dapat diterima mobil mogok itu dari mobil Derek sebesar …..m.s ^-2

  b. 8

  c. 240

  d. 7

  c. 10

  e. 0

  19. Dari gambar berikut ini jika berat benda 10 N, maka besarnya gaya normal yang dikerjakan lantai pada balok adalah ……..N

  a.

  5 F = 10 N

  b. 10

  c. 15 30

  d. 20

  e. 25

  20. Dua buah gaya F ^{1 dan F 2 . kedua gaya tersebut mengapit sudut 120 , jika besarnya F 1 adalah dua kali} F ^{2 dan mengahsilkan resultan 10√3 N. maka besarnya kedua gaya tersebut adalah …..}

  a. F ^{1 = 10 N dan F 2 = 5 N}

  b. F ¹ = 5 N dan F ² = 10 N

  e. 560

  d. 400

  a. 1

  c. tegangan tali raffia dan gaya tarik tangan ibu ke raffia

  b. 2

  d. 4

  c. 3

  e. 5

  11. Agus meletakkan bola pada lantai licin yang miring, sehingga bola menggelinding turun. Jika setelah 2 detik bola mencapai jarak 10 m dan percepatan gravitasi 10 m/s ² , maka kemiringan lantai tersebut adalah ………derajad.

  a. 30

  b. 37

  d. 53

  c. 45

  e. 60

  12. Ibu membawa salak dan dimasukkan kedalam tas rajut kemudian di ikat dengan tali raffia. Gaya aksi- reaksi pada peristiwa ini adalah ….

  a. berat salak dengan tegangan handle tas

  b. tegangan handle tas dan tegangan tali raffia

  d. tegangan tali raffia dan berat salak e. berat salak dan gaya tarik tangan ibu ke tali.

  b. 160

  13. Pembuatan timbangan berat badan didasarkan pada hukum Newton …..

  a. I

  b. II

  d. I – II

  c. III

  e. II – III

  

14. Tiga buah balok masing-masing bermasa m dihubungkan dengan katrol seperti gambar

berikut. Jika percepatan gravitasi g , maka percepatan bergeraknya balok sebesar ……………

  a. 1/3 g

  b. 2/3 g

  c. g

  d. 1,5 g

  e. 3 g

  15. Seorang anak berada dalam lift yang bergerak ke atas dengan percepatan 4 m/s ² , jika masa anak 40 kg dan percepatan gravitasi 10 m/s ² maka gaya normal yang bekerja pada anak tersebut adalah …..newton.

  a. 4

  d. F ¹ = 20 N dan F ² = 10 N

  21. Bendda masanya 10 kg meluncur diatas bidang dengan sudut kemiringan 30 . jika koeffisien gesek kinetik antara permukaan benda dengan bidang 0,05 maka gaya gesek kinetinya adalah …….newton.

  a. 2 ½ √3

  b. 2 ½

  d. √3

  c. 1 ½ √3

  e. 1 ½

  22. Jika koeffisien gesek antara ban dan jalan 0,5 maka jarak paling pendek yang dapat ditempuh sebuah mobil yang melaju dengan kecepatan 60 m/s hingga berhenti adalah a. 30 m

  b. 36 m

  d. 300 m

  c. 125 m

  e. 360 m

  23. Seseorang yang masanya 80 kg ditimbang dalam sebuah lift dan jarum timbangan menunjukkan angka ₂ 1.000 N jika percepatan gravitasi bumi ditempat itu 10 m/s , maka dapat disimpulkan bahwa ……

  a. lift sedang bergerak keatas dengan kecepatan tetap

  b. lift sedang bergerak kebawah dengan kecepatan tetap

  c. lift sedang bergerak kebawah dengan percepatan tetap

  d. lift sedang bergerak keatas dengan percepatan tetap

  e. lift sedang bergerak kebawah dengan percepatan nol

  24. Massa benda ialah …

  a. ukuran banyaknya materi benda terebut

  b. besarnya gaya tarik bumi terhadap benda

  c. tergantung posisi kedudukan benda

  d. penyebeb benda memiliki berat

  e. penyebab benda tergantung gaya

  25. Peti seberat 1000 N terletek pada lantai mendatar dengan koefisien gesek kinetiknya 0,2. Jika seseorang ingin mendorong peti itu, gaya yang harus dikerjakannya adalah a. 100 N

  b. 200 N

  d. 400 N

  c. 300 N

  e. 500 N

  26. Sebuah balok bermassa 50 kg memiliki koefisien gesekan statis. Maka gaya gesek maksimum yang mungkin timbul adalah … a.

  49 N b.

  98 N

  d. 196 N

  c. 147 N

  e. 207 N

  27. Sebuah peti bermassa 200 kg terletak pada bidang miring dengan sudut kemiringan 30 . Bila resultan gaya yang bekerja pada peti itu 500 N, maka koefisien gesekan kinetiknya: a. 0,2

  b. 0,25

  d. 0,4 .

  c. 0,3 e. 0,5

28. Gaya normal (N) yang bekerja pada orng didalam lift yang bergerak keatas dengan percepatan a adalah : ….

  a. N = ma – mg

  b. N = ma + mg

  d. N = g - a

  c. N = ma – g

e. N = mg – ma 29.

  Sebuah balok masanya 20 kg berada diatas lantai ditarik

  N

  dengan gaya 60 N . jika koefisien gesek balok dengan ₂ lantai 0,2 maka percepatan balok tersebut adalah …..m/s a. 1

  F m

  b. 2

  d. 4

  fg

  c. 3

  e. 5

  w = m.g 30. Ketika pesawat terbang menjauh dari permukaan bumi, maka….

  a. masanya bertambah

  b. masanya berkurang

  d. beratnya bertambah

  c. beratnya berkurang

  e. beratnya tetap

  31. Jika gaya total yang bekerja pada benda diam pada bidang datar tanpa gesekan tidak sama dengan nol atau konstan, maka benda akan ….

  a. tetap diam

  b. selalu bergerak dengan kecepatan konstan

  c. selalu bergerak dengan kecepatan berubah

  d. selalu menagalami percepatan konstan

  e. kadang-kadang mengalami percepatan ₂

  32. Percepatan gravitasi di planet Mars adalah 3,7 m/s . dibandingkan dengan masa dan beratnya di bumi, maka seorang astronot di planet Mars memiliki …..

  a. masa dan beratnya lebih kecil

  b. masa sama dan berat lebih besar e. masa dan berat lebih besar

  33. Sebuah mobil yang sedang menarik gandengan mengalami percepatan di jalan raya. Gaya yang dilakukan mobil pada gandengan ……..

  a. sama dengan gaya yang dilakukan gandengan pada mobil

  b. lebih besar dari gaya yang dilakukan gandengan pada mobil

  c. sama dengan gaya yang dilakukan gandengan pada jalan raya

  d. sama dengan gaya yang dilakukan gandengan pada jalan raya

  e. tidak ada jawaban yang benar

  34. Ketika seekor kuda menarik gerobak, maka gaya yang menyebabkan kuda bergerak maju adalah gaya ………

  a. yang dilakukan kuda pada gerobak

  b. yang dilakukan gerobak pada kuda

  c. yang dilakukan kuda pada bumi

  d. yang dilakukan bumi pada kuda

  e. yang dilakukan oleh gravitasi bumi 35. Gaya aksi dan reaksi menurut hukum III Newton tentang gerak …….

  a. bekerja pada benda yang sama

  b. bekerja pada benda yang berbeda

  c. besar dan lintasan aksi tidak perlu sama

  d. besarnya sama, namun garis aksinya tidak perlu sama

  e. semua jawaban tidak ada yang benar

  36. Seorang wanita yang beratnya 500 N sedang berdiri dilantai. Gaya yang dilakukan lantai padanya adalah …….

  a. kurang dari 500 N

  b. sama dengan 500 N

  d. sama dengan 1000 N

  c. lebih dari 500 N

  e. tergantung letaknya dipermukaan bumi

  37. Seorang pelompat yang beratnya w menginjak tanah dengan gaya yang besarnya F dan kemudian mengudara. Besarnya gaya yang dilakukan tanah pada pelompat adalah a. sama dengan w dan lebih kecil dari F

  b. wama dengan w dan sama dengan F

  c. lebih besar dari w dan sama dengan F

  d. lebih besar dari w dan lebih besar dari F

  e. semua jawaban tidak ada yang benar

  38. Sebuah mobil yang bergerak dengan kecepatan 20 m/s di rem dengan gaya 1.000 N jika masa mobil 1 ton maka kecepatan mobil setelah 8 sekon adalah ….m/s a. 4

  b. 8

  d. 15

  c. 12

  e. 16

  39. Sebuah mobil bermasa 600 kg pada sebuah tikungan melaju 20 m/s. jika jari-jari tikungan jalan 400 m, maka gaya yang mempengaruhi gerak mobil adalah ….N a. 200

  b. 400

  d. 800

  c. 600

e. 1.000 40.

  Gb. disamping jika m 1 = 12 kg dan m 2 = 8 kg N sedang besarnya sudut kemiringan bidang (α = m

  1 30 ) , maka ……..

  a. kedua benda tetap diam w sin α b. benda m 1 turun dan benda m 2 naik

  1

  c. benda m 1 naik dan benda m 2 turun

  2 m

  2 d. benda m turun dengan percepatan 1 m/s

  2 w cos α w

  1

  1

  2

  e. benda m naik dengan percepatan 1 m/s