Energi, Gaya dan Pengaruhnya Terhadap Gerak Benda (Partikel) MungkinAndapernahmelihatorangmendorongmobilyang mogok,jikajumlahorangyangmendorongsedikit,mungkin mobiltersebutbelumbergerak,tetapiketikajumlahorang yang mendorong ditambah mobil tersebut dapat bergerak. MungkinAndajugapernahnaiksepedameluncurdijalan raya, jika sepeda direm, sepeda berhenti. Gaya Mempengaruhi Gerak Benda Agarmobilbergerakdansepedaberhentidiperlukanenergi (tenaga).Energiuntukmendorongmobildanmenghentikan sepedadikerjakan,padabendadengansuatualattertentu. SaatmendorongmobilAndamemakaitangandansaat mengeremrodasepeda,karetremmenyentuhrodasepeda hingga berhenti.Saattanganmenyentuhmobildankaretremmenyentuh roda,makatangandankaretmemberikangayatekanyang mempengaruhi benda. Jadi,yangmenyebabkansebuahbendabergerakatau berhenti adalah energi. Energi diperlukan untuk mengerjakan gaya pada benda. Kemudian gaya akan mempengaruhi gerakan benda. Gaya Mempengaruhi Gerak Benda Penyebabbendabergerakialahenergi.Gayahanyaakan mempengaruhi gerak benda.Gaya Mempengaruhi Gerak Benda Gaya biasanya dibayangkan sebagai dorongan atau tarikan. Bisaberupagayasentuh(contactforces)atauberupagaya tak sentuh (gaya medan/field forces) Gaya Mempengaruhi Gerak Benda Gaya Mempengaruhi Gerak Benda Gayamerupakankuantitasfisikayangmerupakan kuantitasvektoryangmenyatakanbesarnyaenergi aksiyangdikerahkandankearahmanaaksi tersebut dikerahkan pada benda. AndabayangkanseandainyaAndameletakkangelasyangdiam diatasmejadatar,amatibeberapasaat,apakahgelastetap diamataumenjadibergerak?Andaakanmendapatkanbahwa gelas tetap diam.Mengapademikian?Apakahkarenatidakadagayayang bekerja pada gelas? BagaimanajikaAndamembayangkansedangmengamati kelerengyangsedangmeluncurdilantailicinyangdatardan tidakadayangmenghentikan,apakahkelerengakanterus meluncur bergerak atau lama-lama akan berhenti? Jika keadaan lantailicinsempurna,Andaakanmendapatkankelerengterus meluncur.Mengapa demikian? Apakah karena tidak ada gaya yang bekerja kelereng ??Dariuraiandiatastampakbahwabendayangdiamcenderung untukdiam,bendayangbergerakpadalintasanluruscenderung untuktetapbergeraklurusdenganlajutetap,jikatidakada resultan gaya eksternal yang bekerja pada benda tersebut untuk memaksa mengubah keadaannya.Hal ini menunjukkan sifat kelembaman benda. Gaya Mempengaruhi Gerak Benda Resultangayaeksternaladalah jumlahanvektordarisemuagaya eksternal yang bekerja. Gaya yang berasal dari interaksi antara benda dengan lingkungannya Hukum kesatu Newton Hukum kesatu Newton SeorangahlifisikadariInggrisbernamaSirIsaacNewton, merumuskan peristiwa-peristiwa seperti di atas, yang selanjutnya dikenal sebagai Hukum kesatu Newton, yang berbunyi : Suatu benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus dengan kecepatan tetap, jika jumlah seluruh gaya eksternal yang bekerja pada benda sama dengan nol. = 0 F0 = vC v=Gaya total ?Diam Adalah Nol ! Diruangangkasa,jauhdaripengaruhgravitasi dansumber-sumbergesekan,sebuahrocketyang diluncurkandengansuatukelajuandanarah tertentuakanselalubergerakdenganarahdan kelajuanyangyangsamasepertikelajuandan arah semula. Gaya total ? Adalah Nol ! Hukum kesatu Newton TentuAndaseringmengalami,ketikasedangdudukdijokmobil yangsedangmelajudantiba-tibamobiltersebutdiremmaka badan anda akan terdorong ke depan bukan ? TentuAndajugaseringmengalami,ketikasedangdudukdijok mobil yang sedang diam dan tiba-tiba mobil tersebut digas secara disentak maka badan anda akan terdorong ke belakang, bukan ? Hukum kesatuNewtonbenda yang diam cenderung untuk tetap diam dan benda yang bergerak lurus beraturan cenderung untuk tetap bergerak lurus beraturan Kesetimbangan = 0 F= 0xF= 0yFSebuahbendayangdiamataubergerakdengan kecepatankonstandikatakanberadadalam kesetimbangan Resultan yang bekerja pada benda sama dengan nol Contoh Sistem dalam kesetimbangan Berapa tegangan masing-masing tali ? Hukum kesatu Newton sering disebut juga Hukum Inersia Inersia:kecenderungansuatuobyekatau bendauntukmempertahankankeadaan geraknya. HukumkesatuNewtonmenyatakanbahwa semuaobjek(benda)memilikiinersia.Semakinbesarmassasuatubenda, semakinbesarjugainersianya(dan semakin sulit merubah keadaan geraknya). Waduh.....sulit ya Mendorong gajah..... Inersia dan Massa Satuan Massa SIkilogram (kg) CGSgram (g) USA & UKslug (slug) Massa adalah sebuah ukuran dari inersia, yaitu ukuran kelembamansuatubendauntukmengubahkeadaan geraknya karena pengaruh gaya Ingat: massa adalah sebuah kuantitas skalar Contoh laindalam kehidupan sehari-hari Rangkaiankeretaapimemilikimassa yangsangatbesar,sehinggamemiliki inersiayangsangatbesarjuga. Dibutuhkangayayangsangatbesar untukmenggerakannyadarikeadaan diam.Danketikakeretasedang bergerak,jugadibutuhkangayayang sangat besar untuk menghentikannya. Inersia = Mass Benda yang memiliki massa yang lebih besar, memiliki lebih besar Benda yang memiliki massa lebih kecil, memiliki inersia yang kecil juga. Inersia = Resisten thdPerubahan gerakResultan gaya. Perubahan kecepatan. Perubahan arah gerak. Yang mana yang lebih mudah dipercepat ? Yang memiliki massa lebih kecil lebih mudah diubah keadaan geraknya. Inersia = resisten terhadap perubahan gerak Massa lebih besar menahan resultan gaya dan tidak bisa memberikan percepatan yang lebih besar Yang memiliki massa lebih besar lebih sulit diubah kecepatan geraknya Apa yang akan terjadi jika kedua binatang tersebut didorong oleh roket yang mengerahkan gaya 10 N? Massa yang lebih besar resisten terhadap perubahan gerak. Massa yang lebih kecil lebih mudah diubah keadaan geraknya. Menarik kain alas meja Inersia : ketika alas meja ditarik secara disentakkan ternyata piring dan gelas yang ada diatasnya tetap diam di posisinya semula Menarik uang kertas diantara dua botol Inersia : ketika uang kertas ditarik secara disentakkan ternyata kedua botol tetap diam di posisinya semula Hukum kedua Newton If objects in motion tend to stay in motion, why dont moving objects keep moving forever? Things dont keep moving forever because theres almost always an unbalanced force acting upon it. A book sliding across a table slows down and stops because of the force of friction. If you throw a ball upwards it will eventually slow down and fall because of the force of gravity. Hukum kedua Newton Jika resultan gaya (F) yang bekerja pada benda tidak sama dengannol,makabendaakanmengalamiperubahangerak, yangsecaraspesifikditandaidenganperubahankecepatan (v) terhadap waktu.Lajuperubahankecepatanterhadapwaktu,dikenalsebagai percepatan (a) v berubah terhadap waktu Acceleration:ameasurementofhowquicklyan object is changing speed. Hukum 2 Newton Percepatan sebuah benda sebanding dengan resultan gaya eksternal yang bekerja padanya = a m FKonstantakesembandinganantarapercepatandan resultangayaadalahkuantitaskelembaman,yaitu massa (m), sehingga : Satuan Gaya 2sm kg1 N 1 Satuangaya(SI)adalahsatuanmassadikalisatuan percepatan. Satuanmassaadalahkgsedangkansatuanpercepatan adalah m/s2, jadi : Satuan gaya adalah kg.m/s2, yang disebut Newton What does F = ma say ? F = ma basically means that the force of an object comes from its mass and its acceleration.Somethingverysmall(lowmass)thats changingspeedveryquickly(high acceleration),likeabullet,canstillhavea great force.Something very small changing speedveryslowlywillhaveaveryweak force. Somethingverymassive(highmass) thatschangingspeed veryslowly(low acceleration),likeaglacier,canstill have great force. The greater the mass of an object, the greater the force required to change its motion. Thegreaterthe accelerationofan object,thegreater theforcerequired tochangeits motion. Net Force The difference is 20 N, to the left.The car will speed up. Net Force The difference is 50 N, to the left.The bike will slow down. Fnet = MA 100 N = 10 x A 100 N = 2 x A 100 N = 10 x 10 100 N = 2 x A Fnet = MA 100 N = 10 x 10 100 N = 2 x 50 Fnet = MA Small masses are easy to accelerate. Fnet = MA Fnet = MA Which car wins the race assuming drag, friction and Fnet are the same for both? F = M x a 10 = 10 x 110 = 5 x 2 10 = 1 x 10 Untuk resultan gaya tertentu yang diberikan, Massa dan percepatan berbanding terbalik. Ketika massa berkurang, percepatan bertambah. PERPINDAHAN kj i rk j i rr r r) () ( ) (00 00z zy y x xz y x + + = AA + A + A = A = APerpindahan Posisi akhir: Posisi awal:k j i r0 0 0 0z y x + + =k j i r z y x + + =TERMINOLOGI KELAJUAN: besar jarak yang ditempuh setiap satuan waktu KECEPATAN: besar perpindahan yang ditempuh setiap satuan waktu PERCEPATAN: laju perubahan kecepatan setiap satuan waktu k j ir r r0tztytxvt t tvAA+AA+AA=AA==0Vektor kecepatan rata2 tlvAA= =waktu selanglintasan panjangLaju rata-rata k j i vk j irvrvz y xtv v vdtdzdtdydtdxdtdtLim+ + =+ + = =AA= A 0Vektor kecepatan sesaat KECEPATAN tt tAA==vav va00k j i ak j i av vaz y xzyxta a adtdvdtdvdtdvdtdtLim+ + =+ + ==AA= A 0PERCEPATAN Vektor percepatan rata-rata Vektor percepatan sesaat S = a x t2 Animasi Animasi Contoh Soal Contoh soal Seorang pelari mempercepat lajunya dari garis START hingga mencapai kecepatan 10 m/s dalam waktu 1 detik. Berapakah percepatannya, jarak yang ditempuh, dan waktu tempuhnya? Jawab: a = 10 m/s2 S = 5 m T = 10,5 s Sebuah bola bermassa 150 gram dilemparkan ke atas oleh seorang anak dengan kecepatan 5,5 m/s dari ketinggian 1 m. berapakah tinggi maksimum yang dapat dicapai bola, waktu selama di udara, kecepatan saat bola jatuh ke tanah, serta buktikanlah hukum kekekalan energi mekanik yang dialami bola! Hitunglah kecepatan bola pada saat ketinggian bola 0,75 m di atas permukaan tanah (saat jatuh) dan kecepatan saat di ketinggian 1,25 m(saat dilempar ke atas)! Berapakah daya yang dikerahkan oleh anak? PERLAMBATAN dan PERCEPATAN NEGATIF Bila melambat, maka laju sesaat menurun. Jika mobil diperlambat apakah berarti percepatannya negatif ? Animasi Animasi Animasi Animasi Animasi Contoh Soal GERAK TRANSLASI 1- DIMENSI 2200000: sesaat Percepatan: rata - rata Percepatan: sesaat Kecepatan ditempuh yang waktuselangditempuh yg lintasanpanjang: rata - rata Laju : rata - rata Kecepatan - atau: arah: n Perpindahadtx ddtdvatvt tv vadtdxvtlvtxt tx xvx x x= =AA===AA= =AA==+ = AGerak Khusus GERAK DENGAN PERCEPATAN TETAP (1 D) ( )t v v xx x a v vat t v x xdt at v x xt t a v vadt v vtt ttttttt) 4) ( 2 ) 3 ) ( ) 2) ( ) 10 2102022210 000 00 000+ = + =+ + =+ = + == }}Persamaan KinematikaPERCEPATAN GRAVITASI GALILEO MENYATAKAN BAHWA: SETIAP BENDA YANG JATUH DARI KETINGGIAN TERTENTU DARI KEADAAN DIAM SECARA VERTIKAL, BERAPAPUN MASSANYA, AKAN JATUH DENGAN PERCEPATAN YANG SAMA, YAITU SEBESAR 9,8 m/s2 Setiap benda yang jatuh ke bumi akan mengalami penambahan kecepatan sebanding dengan waktu (membentuk kurva linear), contoh: Dalam detik ke-1, benda akan mengalami perubahan kecepatan dari 0 menjadi 9,8 m/s; pada detik berikutnya, kecepatannya menjadi 19,6 m/s, dst.HAL YANG MEMENGARUHI GERAK JATUH BEBAS 1. GESEKAN DENGAN UDARA Jika benda jatuh dari ketinggian tertetu, maka ada tahanan akibat gesekan udara yang menyebabkan benda awalnya mengalami percepatan hingga mencapai kecepatan terminal, setelah itu benda akan jatuh dengan kecepatan tetap. Kecepatan terminal selalu < 200 mil/jam. 2. PERMUKAAN BENDA JATUH PADA ORIENTASI VERTIKAL Kecepatan koin jatuh pada posisiakan mengalami kecepatan jatuh berbeda dengan pada posisi

GERAK JATUH BEBAS ( )t v v yy y a v vt a t v y ydt t a v y yt a v vdt a v vy yy y yy yty yy yty y). 4) ( 2 ). 3

) ( ). 2

). 10 2102022210 000 0000+ = + =+ + =+ = + == }}j a gy =ANALISA GRAFIK x t a t v t -Kemiringan -Luas -Rata-rata Gerak Khusus GERAK DENGAN PERCEPATAN TETAP (2D) Arah x( )t v v xx x a v vt a t v x xdt t a v x xt a v vdt a v vx xx xx xttx xx xttx x ) ( 2) (0 2102022210 00 00000+ = + =+ + =+ = + == }}( )t v v yy y a v vt a t v y ydt t a v y yt a v vdt a v vy yy y yy ytty yy ytty y ) ( 2) (0 2102022210 00 00000+ = + =+ + =+ = + == }}Arah y Gerak Khusus GERAK PELURU (2 D) ) , 0 (0 00tetap v at v x xv vx xxx x= = + ==) (22022210 00tetap g agy v vgt t v y ygt v vyy yyy y= = = + = =Persamaan Gerak Dalam Arah Horisontal Persamaan Gerak Dalam Arah Vertikal Hukum ketiga Newton Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Hukum ketiga Newton Jikaduabendasalingberinteraksi,gayayang dikerjakanolehbenda1padabenda2adalahsama besartetapiberlawananarahdengangayayang dikerjakan oleh benda 2 pada benda 1. Apa artinya ? Rightnow,gravityispullingyoudowninyourseat,but NewtonsThirdLawsaysyourseatispushingupagainst youwithequalforce.Thisiswhyyouarenotmoving.Thereisabalancedforceactingonyougravitypulling down, your seat pushing up. Think about it . . . Whathappensifyouarestandingona skateboard or a slippery floor and push against awall?Youslideintheoppositedirection (awayfromthewall),becauseyoupushedon the wall but the wall pushed back on you with equal and opposite force. Why does it hurt so much when you stub your toe?When your toe exerts a force on a rock, the rock exerts an equal force back on your toe.The harder you hit your toe against it, the more force the rock exerts back on your toe (and the more your toe hurts). Ada berapa jumlah pasangan gaya aksi reaksi?Pasangan dorongan Pasangan berat Pasangan gesekan Seorang bapak mendorong anak perempuannya! Hukum ketiga Newton Aksi = Anak pererpuan terdorong ke arah kiri. Reaksi = Bapaknya terdorong ke kanan. Bandingkan besarnya gaya aksi dan reaksi! Hukum ketiga Newton Gaya yang dikerjakan sama tetapi arahnya berlawanan! Siapa yang akan mengalami laju perubahan kecepatan yang lebih besar setelah terjadi dorongan ?Skaters ! Massa kecil....maka Laju perubahan kecepatan besar! Skaters ! Massa besar berarti Percepatan kecil Diam Gaya nya adalah...... Pasangan Aksi Reaksi/Reaksi Berlawanan dan sama besar! Lalat akan memiliki percepatan yang lebih besar dari mobil, mengapa ? F=ma)Diam Air didorong ke belakang Air didorong ke belakang dan Perahu terdorong ke depan Newtons 3rd Law of Motion RocketandJets-wallsof thefuelcompartment pushbackwardonigniting gases, gases push forward onthefuelcompartment (andtherocket)soit rises. Aplikasi2 Tablet effervescent Kacamata goggles Sendok teh Secangkir airBotol film uk. 35 mm Lakukan ekperimen di lantai bersemen Pakai kacamata goggles Taruh 1,5 sendok teh air di dalam botol film. Masukkan 1 tablet effervescent, tutup botol segera Kocok campuran dengan cepat lalu pegang botol pada ketinggian tertentu dalam posisi tutup di bawah. Diamkan selama 30 detik. Amati. Menurut Anda apa yang akan terjadi? Hukum Newton ke berapakah yang terlibat dalam eksperimen? Apa yang akan terjadi jika ketinggiannya ditambah? Interaksi massa Tinjauinteraksibenda1 dan benda 2 F12dapatdinamakangaya aksi dan F21 gaya reaksi Sebenarnya,salahsatu gayadapatsebagaiaksi ataupun reaksi Gayaaksidanreaksi bekerjapadabendayang berbeda Review Newtons First Law : Objects in motion tend to stay in motion and objects at rest tend to stay at rest unless acted upon by an unbalanced force. Newtons Second Law : Force equals mass times acceleration (F = ma). Newtons Third Law : For every action there is an equal and opposite reaction. Vocabulary Inertia: the tendency of an object to resist changes in its state of motion Acceleration: a change in velocity a measurement of how quickly an object is changing speed, direction or both Velocity: The rate of change of a position along a straight line with respect to timeForce: strength or energy