Hukum I Newton mendefinsikan adanya sifat kelembaman benda, yaitu
keberadaan besaran yang dinamai massa. Karena sifat kelembaman ini maka benda
cenderung mempertahankan keadaan geraknya. Keadaan gerak direpresentasikan oleh
kecepatan. Jadi, sifat kelembaman mengukur kecenderungan benda mempertahankan
kecepatannya. Makin besar kelembaman yang dimiliki benda maka makin kuat benda
mempertahankan sifat kelembamannya. Atau diperlukan pengganggu yang lebih besar
untuk mengubah kecepatan benda. Makin besar massa maka benda makin lembam.
Itulah penyebabnya bahwa kita sangat sulit mendorong benda yang memiliki massa
lebih besar darimapa benda yang memiliki massa lebih kecil.
Dimana:
F = jumlah gaya yang
bekerja
Hukum II Newton
Menyatakan
bahwa, “Bila gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda dengan massa ‘m’
tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan ke arah yang
sama dengan gaya”. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding
terbalik dengan massa benda.
F = m.a
Dimana:
F = Gaya
m = Massa
a = Percepatan
Hukum Newton memberikan pengertian bahwa:
a. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda.
b. Besarnya percepatan berbanding lurus dengan gayanya.
c. Bila gaya bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dan
sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya yang menjadi
penyebabnya
-Hukum III Newton
Suatu gaya tentang tidak
lain hanyalah salah satu aspek suatu dari interaksi bersamaan antara dua benda.
Sudah ada bukti bahwa kalau suatu benda melakukan gaya kepada benda benda lain
maka benda yang kedua itu, selain akan melakukan gaya pula pada benda pertama
yang bersamanya sama berlawanan arahnya dan mempunyai garis kerja yang sama.
Jika, gaya tunggal tersendiri saja adalah satu kemustahilan.
Hukum ini mengungkapkan keberadaan gaya reaksi yang
sama besar dengan gaya aksi, tetapi berlawanan arah. Jika benda pertama
melakukan gaya pada benda kedua (gaya aksi), maka benda kedua melakukan gaya
yang sama besar pada benda pertama tetapi arahnya berlawanan (gaya reaksi)
Jika kamu mendorong dinding dengan tangan, maka pada
saat bersamaan dinding mendorong tanganmu dengan gaya yang sama tetapi
berlawanan arah. Bumi menarik tubuh kamu dengan gaya yang sama dengan berat
tubuhmu, maka pada saat bersamaan tubuh kamu juga menarik bumi dengan gaya yang
sama besar tetapi berlawanan arah. Hukum ini dirumuskan sebagai berikut:
Faksi
= -Freaksi
Dimana:
Faksi = gaya yang diberikan pada suatu benda
Freaksi = gaya yang diberikan benda
Tetapi
harus diingat bahwa gaya aksi dan reaksi bekerja pada benda yang berbeda
sehingga tidak saling meniadakan! Tangan melakukan gaya pada dinding dan
dinding melakukan gaya pada tangan. Jadi dua gaya tersebut tidak dapat
dijumlahkan. Berbeda kasusnya jika kamu mendorong benda dan teman kamu juga
mendorong benda yang sama. Dalam kasus ini gaya yang kamu lakukan dan yang
dilakukan teman kamu dapat dijumlahkan karena bekerja pada benda yang sama.
Gerak Lurus
Gerak lurus atau gerak translasi adalah gerak suatu objek yang
lintasannya berupa garis lurus. Dapat pula jenis gerak ini disebut sebagai
suatu translasi beraturan pada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang
besarnya sama.
Dinamika
Gerak mempelajari tentang berbagai jenis gerak. Konsep yang harus dipelajari
adalah konsep Gerak Lurus. Gerak lurus adalah gerak suatu objek yang
lintasannya berupa garis lurus. Gerak lurus dapat dikelompokkan menjadi gerak lurus
beraturan dan gerak lurus berubah beraturan, yang dibedakan dengan ada dan
tidaknya percepatan.
-Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Benda disebut
melakukan gerak lurus beraturan (GLB) bila benda bergerak pada lintasan lurus
(arah gerak tetap) dan berkelajuan tetap. Ini berarti benda melakukan GLB bila kecepatannya tetap. Jika kecepatannya tetap, berarti
percepatannya adalah nol.
S = v.t
Dimana:
S= jarak tempuh (m)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (s)
-Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Benda
dikatakan melakukan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) bila benda itu bergerak pada lintasan lurus dengan percepatan tetap.
Benda disebut dipercepat bila percepatannya positif dan mengalami perlambatan
bila percepatannya negatif.
Dimana:
Vo = kecepatan awal (m/s)
Vt = kecepatan akhir (m/s)
s = jarak yang ditempuh (m)
t = waktu (s)
a = percepatan (m/s²)
Pengertian Percepatan
Dalam
fisika, percepatan atau akselerasi adalah perubahan kecepatan dalam satuan
waktu tertentu. Akselerasi sebuah objek disebabkan karena gaya yang bekerja
pada objek tersebut .Dalam kehidupan sehari-hari, sulit menemukan benda atau
materi yang bergerak dengan kecepatan yang konstan. Misalnya saat kalian
berangkat ke sekolah, tentunya kalian berjalan dengan kecepatan tertentu.
Kalian bisa saja berjalan lambat, cepat atau terkadang lambat terkadang cepat.
Jika kalian berjalan semakin lama semakin cepat berarti kalian melakukan percepatan. Namun, jika kalian
berjalan semakin lama semakin lambat, berarti kalian melakukan perlambatan. Dari fenomena
percepatan dan perlambatan tersebut, ada satu hal yang menghubungkan keduanya,
yaitu adanya perubahan kecepatan.
Jadi, perlambatan dan percepatan pada
intinya adalah sama, yaitu menunjukkan perubahan kecepatan setiap waktu,
sehingga dapat disimpulkan bahwa percepatan adalah
perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Percepatan merupakan besaran
vektor, sehingga nilainya dapat berharga positif atau negatif.
Percepatan yang berharga negatif disebut perlambatan. Sedangkan percepatan yang berharga positif
disebut percepatan saja.
Arah perlambatan berlawanan dengan arah percepatan. Alat untuk mengukur besar
percepatan suatu benda yang bergerak disebut accelerometer.
Kita telah tahu bahwa
dalam kehidupan sehari-hari sangat sulit sekali menemukan benda yang bergerak
dengan percepatan yang konstan. Suatu benda yang bergerak mempunyai percepatan
yang berubah-ubah. Dengan demikian, kita tidak dapat menghitung percepatan
secara tepat. Yang bisa kita hitung adalah percepatan
rata-rata dan percepatan
sesaat benda tersebut.
-Percepatan rata-rata
Percepatan rata-rata adalah hasil bagi
antara perubahan kecepatan (∆v)
dengan selang waktu (∆t) yang
digunakan selama perubahan kecepatan tersebut. Berdasarkan definisi percepatan
rata-rata tersebut, maka secara matematis percepatan rata-rata dapat dituliskan
dalam persamaan sebagai berikut:
Jika suatu benda yang bergerak mengalami
perubahan kecepatan dalam selang waktu t1, t2,
dan t3 maka
rumus percepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut:
-Percepatan sesaat
Percepatan sesaat adalah limit dari percepatan rata-rata per interval waktu yang
sangat kecil atau perubahan kecepatan dalam selang
waktu yang sangat singkat (mendekati nol). Untuk menghitung percepatan sesaat (a) gerak suatu benda diperlukan waktu
yang sangat singkat, yaitu nilai ∆t mendekati
nol. Secara matematis, persamaan percepatan sesaat dapat ditulis:
Pada besaran percepatan, terdapat
beberapa jenis grafik gerak suatu benda, yaitu sebagai berikut:
Hubungan
Jarak Terhadap Waktu (Grafik s-t)
Hubungan Kecepatan Terhadap Waktu (Grafik v-t)
Hubungan Percepatan Terhadap Waktu (Grafik a-t)
Momen Inersia
Pada Hukum Newton 1 dikatakan “Benda yang bergerak akan cenderung bergerak
dan benda yang diam akan cenderung diam”. Nah, Inersia adalah kecenderungan
benda untuk mempertahankan keadaanya (tetap diam atau bergerak). Inersia
disebut juga dengan kelembaman suatu benda. Oleh karena itu hukum Newton 1
disebut juga dengan hukum Inersia atau hukum kelembaman. Contoh, Benda yang
susah bergerak disebut memiliki inersia yang besar. Bumi yang selalu dalam
keadaan rotasi disebut memiliki insersia rotasi.
Momen atau momen gaya adalah
hasil kali antara gaya dengan momen lengannya. Jadi momen inersia adalah ukuran kecenderungan atau
kelembaman suatu benda untuk berotasi pada porosnya. Besarnya momen inersia
suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti Massa benda, Bentuk benda (geometri), Letak sumbu putar, Jarak ke sumbu putar benda (lengan
momen), Momen Inersia Partikel
Ketika sebuah benda melakukan gerak rotasi, kecepatan linear
setiap bagian benda berbeda-beda. Bagian benda yang ada di dekat sumbu rotasi
bergerak lebih pelan (kecepatan linearnya kecil), sedangkan bagian benda yang
ada di tepi bergerak lebih cepat (kecepatan linear lebih besar). Jadi , kita
tidak bisa menganggap benda sebagai partikel karena kecepatan linear setiap
bagian benda berbeda-beda ketika ia berotasi. kecepatan sudut semua bagian
benda itu sama. Mengenai hal ini sudah dijelaskan dalam Kinematika Rotasi. Jadi pada kesempatan ini, terlebih
dahulu di tinjau Momen Inersia sebuah partikel yang melakukan gerak rotasi. Hal
ini dimaksudkan untuk membantu kita memahami konsep momen inersia. Setelah
membahas Momen Inersia Partikel, maka akan berkenalan dengan momen inersia
benda tegar. Benda tegar itu memiliki bentuk dan ukuran yang beraneka ragam.
Jadi untuk membantu kita memahami momen Inersia benda-benda yang memiliki
bentuk dan ukuran yang berbeda-beda itu, terlebih dahulu kita pahami momen
inersia partikel. Bagaimanapun, setiap benda itu bisa dianggap terdiri dari
partikel-partikel. Misalnya sebuah partikel bermassa m diberikan gaya F
sehingga ia melakukan gerak rotasi terhadap sumbu O. Partikel itu berjarak r
dari sumbu rotasi. mula-mula partikel itu diam (kecepatan = 0). Setelah
diberikan gaya F, partikel itu bergerak dengan kecepatan linear tertentu.
Mula-mula partikel diam, lalu bergerak (mengalami perubahan kecepatan linear)
setelah diberikan gaya. Dalam hal ini benda mengalami percepatan tangensial.
Percepatan tagensial = percepatan linear partikel ketika berotasi. Bila sebuah
benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku
persamaan-persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan-persamaan gerak
linier. Dalam hal ini besaran fisis momen inersia (I) yang ekivalen dengan
besaran fisis massa (m) pada gerak linier. Untuk katrol dengan beban maka
persamaan yang berlaku adalah sebagai berikut:
Dimana:
a = percepatan gerak
m = massa beban
I = momen inersia katrol
r = jari-jari katrol
g = percepatan gravitasi
Teori Gravitasi
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel
yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta.
Gravitasi matahari mengakibatkan benda-benda langit berada pada orbit
masing-masing dalam mengitari matahari. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi
menggunakan teori relativitas umum dari Einstein, namun hukum gravitasi
universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat
dalam kebanyakan kasus. Berdasarkan
Hukum Newton gravitasi adalah aksi suatu jarak massa suatu titik bereasksi sama
langsung dalam seketika pada massa walaupun massa tersebut tidak
bersentuhan.Pandangan modern bahwa grfitasi bereaksi secara cepat mulai medan
suatu meradap pada suatu titik menghasilkan suatu medan dan medan ini bereaksi
pada massa apapun yang berhubungan langsung dengan cara bersentuhan.
Menurut Newton bahwa gaya
gravitasi itu akan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Newton menyimpulkan bahwa gaya gravitasi merupakan gaya tarik-menarik
antara kedua benda yang bermassa, dalam hal ini, apel tersebut jatuh
dikarenakan massa bumi yang lebih besar dari massa apel sehingga apel tertatik
ke bumi
Planet-planet bergerak mengitari Matahari dalam
lintasan mendekati lingkaran. Bulan dan satelit buatan mengitari bumi dalam
lintasan yang menyerupai lingkaran pula. Galaksi-galaksi bergerak mengelilingi
pusat galaksi pada orbit yang menyerupai lingkaran. Kenapa benda-benda tersebut
tetap berada pada lintasannya? Kenapa benda-benda tersebut tidak terlempar ke
luar? Tentulah ada gaya yang menahan benda-benda tersebut ke arah pusat
lintasannya. Lalu gaya apakah itu? Bukankan antara bumi dan matahari hanya ada
ruang kosong? Bukankan antara bumi dan bulan hanya ada ruang kosong?
Untuk
menjelaskan fenomena ini Newton mengusulkan teori gravitasi universal.
Universal artinya berlaku untuk semua benda di alam semesta. Tiap-tiap benda di
alam semesta melakukan gaya tarik-menarik. Besarnya gaya berbanding lurus
dengan perkalian massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
ke dua benda tersebut. Secara matematik, besarnya gaya gravitasi adalah:
Gaya adalah
vektor, demikian pula dengan gaya gravitasi. Bagaimana perumusan gaya gravitasi
dalam bentuk vektor? Misalkan benda berada pada posisi dan benda berada pada
posisi . Gaya gravitasi pada benda oleh benda dapat ditulis sebagai:
Pesawat atwood terdiri dari dua
kata, pesawat dan atwood. Pesawat berarti alat bantu manusia dalam kegiatan
atau melaksanakan pekerjaan, sedangkan atwood berarti bagus atau sesuai dengan
keinginan. Jadi, secara terminologi pesawat atwood berarti alat bantu yang
dibuat berdasarkan keinginan atau kebutuhan kita sehingga dapat memudahkan
pekerjaan manusia. Sedangkan pengertian pesawat atwood secara etimologi adalah
alat eksperimen yang digunakan untuk mengamati hukum mekaninak gerak yang
berubah beraturan
Sejak
jaman dulu peralatan ini sering digunkan untuk mendemonstrasikan gerak lurus
dengan kecepatan konstan, gerak lurus dengan percepatan konstan, dan gerak
lurus dengan kecepatan dan percepatan yang dapat diatur. Alat ini digunakan
ketika teknik pengukuran belum terlalu canggih sehingga ketika ingin mengukur
gerak benda kita harapkan benda bergerak lambat. Namun, dengan peralatan yang
modern saat ini, benda yang bergerak cepat pun dapat diukur dengan teliti baik
posisi, kecepatan, maupun percepatannya. Walaupun demikian, kita akan tetap
membahas alat ini untuk lebih memahami konsep gaya.
Besarnya percepatan dan kecepatan yang
dihasilkan bergantung pada massa beban yang digantung pada dua sisi tali. Jika
ingin mendapatkan gerakan yang lambat maka massa beban harus memiliki selisih
yang sangat kecil. Jadi, dengan mengatur selisih massa beban maka kita dapat
mengantur cepat atau lambatnya gerakan beban. Pada alat ini biasanya disediakan
sejumlah beban sehingga kita dapat mengatur massa beban yang digantung pada
masing-masing sisi.
Benda m1 dan m2 dihubungkan dengan tali melalui sebuah katrol.
Massa tali biasanya sangat kecil dibandingkan dengan massa dua
benda sehingga massa tali dapat diabaikan atau tali dianggap tidak bermassa.
Jika massa katrol juga sangat kecil dibandingkan dengan massa dua benda maka
katrol juga dapat dianggap tak bermassa. Untuk menganalisis gerakan dua benda,
mari kita misalkan tegangan tali T. Kita juga asumsikan bahwa m1 > m2. Dengan
asumsi ini maka benda m1 bergerak ke bawah dan benda m2 bergerak ke atas.
Peralatan Pesawat Atwood
BAB III
PROSEDUR KERJA
3.1
Alat dan Bahan
3.1.1
Alat
1. Peraga
Pesawat Atwood
2. Roll
meter
3. Stopwatch 2
buah
4. Beban
/ pemberat 2 buah
5. Neraca
analitik digitaal
3.2
Prosedur
Kerja
1. Timbangan
M1,
M2
dan mb
2. Atur
posisi A, B dan C lalu catat jaraknya
3. Pasanglah
M1
dan M2
melalui katrol pada pesawat atwood lalu biarkan bergerak melintasi C - B – A
4. Letakkan
silinder M2 pada
titik C kemudian letakkan benda diatas silinder tersebut, sementara di sisi
yang lain (M1)
tetap dipertahankan pada posisinya
5. Lepaskan
silinder M1 agar
silinder M2 bergerak
ke bawah, dan bersamaan dengan itu, nyalakan stopwatch pertama
6. Ketika
silinder M2 menyentuh
titik B, matikan stopwatch pertama,
sementara stopwatch kedua mulai
dinyalakan
7. Ketika
silinder M2 mencapai
titik A, matikan stopwatch kedua.
Catat waktu tempuh BC dan AB
8. Ulangi
prosedur (4) s/d (7) beberapa kali sesuai petunjuk asisten
9. Lakukan
prosedur (4) s/d (8) untuk jarak AB dan BC yang lain
10. Lakukan
prosedur (4) s/d (8) untuk beban yang lain
BAB IV
TUGAS PENDAHULUAN
4.1 Pertanyaan
1. Menurut
anda apa yang dimaksud dengan ;
a. Pesawat
b. Pesawat
atwood
c. Massa
d. Berat
2. Apa
yang dimaksud dengan pesawat atwood menurut terminologi dan juga etimologi!
3. Jelaskan
apa yang disebut gerak translasi beserta jenis dan juga contohnya !
4 4.Sebuah
kendaraan bergerak dengan kecepatan 45 km/s, kemudian kendaraan tersebut
mengurangi kecepatannya secara berlahan hingga berhenti sepenuhnya dalam waktu
34,99 sekon. Tentukan berapakah perlambatan, simpangan waktu serta percepatan
mobil tersebut!
5 5. Jelaskan
perbedaan percepatan gravitasi dan percepatan benda beserta dengan turunan
persamaan ( rumus ) serta contohnya !
6 6. Sebuah
peluru ditembakkan dan bergerak dengan kecepatan 12 m/s. Tentukan massa peluru
(g) jika diketahui energi kinetik yang bekerja pada peluru sebesar 11.52 Joule.
7 7. Jelaskan
keterkaitan antara percobaan pesawat atwood dengan jurusan anda!