Kelas X | Hukum II Newton

Bayangkan jika suatu lemari didorong oleh kamu dibandingkan dengan didorong dibantu oleh temanmu, maka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yang bekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat. Sekarang bayangkan pula, jika kamu mendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnya sama dengan besar gaya yang digunakan untuk menggeser lemari maka meja tersebut akan bergeser lebih cepat. Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakin kecil massa suatu benda, benda akan lebih cepat bergerak. 

Peristiwa-peristiwa di atas sesuai dengan hukum II Newton yang berbunyi: Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.

Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

a : percepatan benda (m/s^2)

m : massa benda (kg)

 

Contoh penerapan hukum II Newton adalah pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam keadaan diam.

 

Read More

Kelas X | Hukum I Newton

Hukum I Newton

Kamu telah mempelajari bahwa setiap benda memiliki kelembaman, dan gaya dapat mengubah gerak benda. Sir Isaac Newton merumuskan hukum-hukum yang mengatur keterkaitan gaya dengan gerak. Ada tiga hukum Newton tentang gerak. Kita akan bahas dahulu hukum pertama Newton.

Hukum pertama Newton tentang gerak menyatakan bahwa sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan terus bergerak dengan kecepatan tersebut kecuali ada gaya resultan bekerja pada benda itu. Jika sebuah benda dalam keadaan diam, benda tersebut tetap diam kecuali ada gaya resultan yang bekerja pada benda itu.

Secara matematis, hukum I Newton dapat dituliskan sebagai berikut:

Perhatikan, hukum ini sama dengan peristiwa kelembaman. Jadi, kamu akan dapat memahami mengapa hukum ini kadang-kadang disebut hukum kelembaman.

Kelembaman dan Massa

Andaikan kamu sedang duduk di dalam sebuah mobil yang melaju kencang. Apa yang terjadi padamu saat mobil tersebut tiba-tiba direm? Kamu akan terdorong ke depan. Terdorongnya badanmu itu memperlihatkan contoh sifat kelembaman. Kelembaman (inersia) adalah kecenderungan setiap benda melawan tiap perubahan dalam geraknya. Dengan kata lain kelembaman adalah kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan geraknya. Kamu dapat membayangkan hal ini sebagai sifat “malas” sebuah benda. Jika sebuah benda sedang bergerak, benda itu akan terus bergerak dengan kelajuan dan arah yang sama kecuali ada gaya-gaya tak setimbang yang bekerja pada benda itu. Dengan kata lain kecepatan benda tersebut tetap, kecuali ada suatu gaya mengubah kecepatan benda itu. Jika sebuah benda diam, benda tersebut cenderung tetap diam. Kecepatannya tetap nol kecuali ada gaya yang menyebabkan benda itu bergerak.

Apakah sebuah bola besi tolak peluru memiliki kelembaman yang sama dengan kelembaman kelereng? Tentu saja kelembamannya berbeda, karena kamu lebih mudah menggerakkan kelereng dibanding bola besi tolak peluru. Semakin besar massa sebuah benda, kelembamannya juga semakin besar. Ingatlah kembali bahwa massa adalah jumlah materi dalam sebuah benda, dan bola besi tolak peluru tentunya mengandung materi lebih banyak daripada sebuah kelereng. Jadi bola besi tolak peluru itu memiliki kelembaman lebih besar daripada kelembaman kelereng. Oleh karena bola besi tolak peluru memiliki kelembaman lebih besar, maka lebih banyak gaya yang diperlukan untuk mengubah kecepatannya. 

 

Read More

Kelas X | Gaya Berat

Kita seringkali keliru antara pengertian massa dan berat benda. Massa adalah ukuran banyaknya materi yang dikandung oleh suatu benda. Massa adalah ukuran kelebaman (kemampuan mempertahankan keadaan gerak) suatu benda. Massa nilainya selalu tetap di tempat mana saja di alam semesta ini.

Berat adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Hubungan antara massa dan berat dirumuskan sebagai berikut:
w = m.g

 

Keterangan

w = berat benda (N)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

Read More

Kelas X | Gaya Normal

Gaya Normal di definisikan sebagai gaya yang bekerja pada bidang sentuh antara dua permukaan yang bersentuhan, yang arahnya selalu tegak lurus pada bidang sentuh.

Gaya normal sirumuskan sebagai berikut:
N = w
 

Keterangan:
N = gaya normal (N)
w = gaya benda (N)

Read More

Kelas X | Gerak Parabola

Gerak parabola dipandang sebagai gerak lurus beraturan pada sumbu horizontal (sumbu X) dan gerak lurus berubah beraturan pada sumbu vertical secara terpisah. Tiap gerak ini tidak saling memengaruhi tetapi gabungannya tetap menghasilkan gerak parabola.

Pada sumbu x berlaku persamaan gerak lurus beraturan.

Pada sumbu y berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan.

Untuk benda yang bergerak vertical ke atas berlaku persamaan berikut.

Kecepatan total benda dan arah kecepatan pada saat t sekon dapat dicari dengan persamaan berikut:

Keterangan:

V_0x = Kecepatan awal pada sumbu x (m/s)

V_0y = Kecepatan awal pada sumbu x (m/s)

V_tx = Kecepatan setelah t pada sumbu x (m/s)

V_ty = Kecepatan setelah t pada sumbu y (m/s)

V_t = Kecepatan total benda setelah t (m/s)

x = Kedudukan benda pada sumbu x (m)

y = Kedudukan benda pada sumbu y (m)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

θ = sudut elevasi (derajat)

t = waktu (s)

Pada titik tinggi (titik H) kecepatan padda sumbu y sama dengan nol, sehingga kecepatan pada titik tertinggi sama dengan kecepatan pada sumbu x.

Selang waktu untuk mencapai titik tertinggi dapat dicari dengan persamaan berikut:

Koordinat titik tertinggi dapat dicari dengan persamaan berikut:

Jadi, koordinat titik tertinggi H adalah:

Jarak terjauh ( R ) dapat dicari dengan persamaan berikut:

Waktu untuk mencapai jarak terjauh (t_R) dapat dicari dengan persamaan berikut:

Jarak terjauh maksimum (R_maks) diperoleh ketika sin 2θ=1, sehingga persamaannya menjadi:

Read More

Kelas X | Gaya Gesek

Gaya Gesek termasuk gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua benda bersentuhan langsung secara fisik. Arah gaya gesek searah dengan permukaan bidang sentuh dan bersawanan dengan kecenderungan arah gerak. Gaya gesek yang dikerjakan permukaan bidang sentuh pada benda sewaktu benda tidak bergerak disebut gaya gesek statis (f_s). Gaya gesek yang dikerjakan permukaan bidang sentuh pada benda sewaktu benda bergerak disebut gaya kinetis (f_k).

Besarnya gaya gesek dirumuskan dengan persamaan berikut:

Keterangan:

f_s= gaya gesek statis (N)

f_s= gaya gesek kinetis (N)

μ_s= koefisien gerak statis

μ_k= koefisien gaya kinetis

N = gaya normal (N)

Read More

Kelas X | Kecepatan Sudut

Kecepatan sudut rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi perpindahan sudut dengan selang waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut

 

Keterangan:
w ̅= kecepatan sudut rata-rata (rad/s)
∆θ = Perpindahan sudut (rad)
∆t = selang waktu (s)
 

Kecepatan sudut sesaat adalah perpindahan sudut ∆θ dalam selang waktu yang sangat singkat (∆θ->0) secara matematis ditulis

Read More

Kelas X | Perpindahan Sudut

Perpindahan sudut adalah perpindahan partikel pada gerak melingkar. Perhatikan posisi roda pada gambar disamping. Untuk berpindah dari posisi a ke b, roda telah menempuh perpindahan sudut θ. Roda telah berputar sejauh θ ketika sebuah titik pada pinggiran roda telah bergerak melalui jarak linear gerak s. Satuan θ dalam SI adalah radian. Nilai θ dalam radian (rad) adalah perbandingan antara jarak linear s dengan jari-jari roda r.

Keterangan:
θ = perpindahan sudut (rad)
S = jarak linear (m)
R = jarak partikel ke pusat lingkaran (m)
 

Satu putaran sama dengan keliling lingkaran (s=2πr) sehingga didapat:

Berikut konversi satuan sudut yang harus anda ingat.
1 putaran = 3600 =2 π rad
1 rad = 180/ π derajat = 57,30

Read More

Kelas X | Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

Analogi dari GLBB adalah gerak melingkar berubah beraturan (GMBB). Pada GMBB, percepatan yang tetap adalah percepatan sudut (α). Walaupun tetap tetapi nilainya tidak sama dengan nol. Setiap saat partikel mengalami dua macam percepatan, yaitu percepatan sentripetal (as) dan percepatan tangensial (at). Besar maupun arah kecepatan linear v setiap saat berubah. 

Peran percepatan sentripetal (as) adalah merubah arah gerak partikel (arah kecepatan linear v) sehingga partikel dapat menempuh gerak melingkar. Percepatan tangensial (at) berpaeran merubah besar kecepatan linear (kelajuan linear) partikel. Hubungan antara percepatan sudut (α) dengan percepatan tangensial (at) dinyatakan dengan persamaan berikut: 

Besar dan arah percepatan total berturut-turut dinyatakan oleh persamaan

Keterangan: a= percepatan total (m/s2) 

as= percepatan sentripetal (m/s2) 

at= percepatan tangensial (m/s2) 

Berikut persamaan-persamaan gerak pada gerak melingkar berubah beraturan. 

Keterangan: 

∆θ= θ-θ0=perpindahan sudut (rad) 

ω = kecepatan sudut setelah t sekon (rad/s) 

ω2 = kecepatan sudut awal (rad/s) 

α = percepatan sudut (rad/s2)

t = waktu (s)

Perbedaan antara GLBB dan GMBB dapat dilihat pada tabel berikut

 

Read More

Kelas X | Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak Melingkar Beraturan (GMB). Mirip dengan GLB, gerak melingkar beraturan di definisikan sebagai gerak suatu benda menempuh lintasan melingkar dengan kelajuan (besar kecepatan) tetap. Pada GMB, besar kecepatan linear (atau kelajuan linear) adalah tetap, tetapi vektor kecepatan linear setiap saat berubah (tidak tetap). Sedangkan vektor kecepatan sudut adalah tetap karena baik besar maupun arah dari kecepatan sudut setiap saat tetap. Percepatan sudut maupun percepatan tangensial sama dengan nol.

Besaran-besaran dalam Gerak Melingkar Beraturan

Periode dan Frekuensi
Periode (T) didefinisikan sebagai selang waktu yang dipergunakan oleh suatu titik materi pada benda yang berputar terhadap suatu proses tertentu, untuk menempuh satu kali putaran (satu kali melingkar). Frekuensi (f) didefinisikan sebagai banyaknya putaran yang dapat dilakukan oleh suatu titik materi yang berputar terhadap suatu proses tertentu, dalam selang waktu satu sekon.
Secara matematis, periode, dan frekuensi dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:
n= banyaknya putaran
t= waktu tempuh (s)
T= periode(s)
f= frekuensi (Hz)

Kecepatan Linear (v) dan kecepatan sudut (ω)
Kecepatan linear (v) adalah hasil bagi panjang  lintasan linear yang ditempuh partikel dengan selang waktu tempuhnya. Sedangkan kecepatan sudut (ω) adalah hasil bagi sudut pusat yang ditempuh partikel dengan selang waktunya.

Secara matematis, kecepatan linear dan kecepatan sudut dirumuskan sebagai berikut

Hubungan antara kecepatan linear dengan kecepatan sudut dirumuskan sebagai berikut

Percepatan Sentripetal (α_s)
Pada partikel yang melakukan gerak melingkar beraturan, percepatan tangensial bernilai nol tetapi partikel tersebut masih mengalami percepatan sentripetal αs. Percepatan sentripetal didefinisikan sebagai percepatan yang selalu tegak lurus terhadap kecepatan linearnya dan mengarah ke pusat lingkaran.

Percepatan sentripetal dapat dicarai dengan persamaan beriku

Persamaan Gerak pada Gerak Melingkar Beraturan
Analogi dari gerak beraturan adalah gerak melingkar beraturan. Oleh karena itu, persamaan untuk gerak melingkar beraturan mirip dengan gerak lurus beraturan. Dalam GMB, kecepatan sudut rata-rata sema dengan kecepatan sudut sesaat.

Misalkan paa keadaan awal (t₀=0), posisi partikel θ₀ maka:

Dengan demikian, berlaku persamaan

Read More

Kelas X | Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Coba kamu perhatikan apabila sebuah sepeda motor bergerak menuruni sebuah bukit, bagaimanakah kecepatannya? Tentu saja kecepatannya semakin bertambah besar. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatannya berubah secara teratur tiap detik. Kamu tentunya masih ingat bahwa perubahan kecepatan tiap detik adalah percepatan. Dengan demikian, pada GLBB benda mengalami percepatan secara teratur atau tetap. Hubungan antara besar kecepatan (v) dengan waktu (t) pada gerak lurus berubah beraturan (GLBB) ditunjukkan pada grafik di bawah ini.

Jika vo menyatakan kelajuan benda mula-mula (t = 0) dan vo menyatakan kelajuan benda pada waktu t, maka kelajuan rata-rata benda (v) dapat dituliskan berikut ini.

s menyatakan jarak yang ditempuh benda yang bergerak dengan percepatan tetap a selama waktu t dari kedudukannya mula-mula.

Grafik Hubungan pada GLBB

a. Grafik hubungan antara jarak (s) terhadap waktu (t)

b. Grafik hubungan kecepatan (v) terhadap waktu (t)

c. Grafik hubungan percepatan (a) terhadap waktu (t)

Read More

Kelas X | Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak Lurus

Pernahkah kamu mengamati bagaimana jalannya kereta api? Lintasannya lurus, parabola atau lingkaran? Gerak suatu benda dalam lintasan lurus disebut gerak lurus. Buah kelapa yang jatuh dari pohonnya adalah contoh gerak lurus. Gerak bumi mengelilingi matahari merupakan gerak dengan kecepatan tetap dengan waktu tempuh satu tahun. Menurut bentuk lintasannya, gerak lurus dibagi menjadi gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan.

Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Benda yang bergerak dengan kecepatan tetap dikatakan melakukan gerak lurus beraturan. Jadi, syarat benda bergerak lurus beraturan apabila gerak benda menempuh lintasan lurus dan kelajuan benda tidak berubah. Pada gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama dalam selang waktu yang sama pula. Sebagai contoh, mobil yang melaju menempuh jarak 2 meter dalam waktu 1 detik, maka satu detik berikutnya menempuh jarak 2 meter lagi, begitu seterusnya. Dengan kata lain, perbandingan jarak dengan selang waktu selalu konstan atau kecepatannya konstan. Pada gerak lurus beraturan (GLB) kelajuan dan kecepatan hampir sulit dibedakan karena lintasannya yang lurus menyebabkan jarak dan perpindahan yang ditempuh besarnya sama. Persamaan GLB, secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

v = kecepatan (m/s)

s = perpindahan (m)

t = waktu (s)

Secara grafik dapat digambarkan sebagai berikut

Jika benda sudah memiliki jarak tertentu terhadap acuan, maka

dengan s0 = kedudukan benda pada t = 0(kedudukan awal) Kecepatan gerak benda pada GLB adalah tetap. Seperti terlihat pada grafik di bawah, benda bergerak dengan kecepatan tetap v m/s. Selama t sekon maka jarak yang ditempuh adalah s = v x t. Jarak yang ditempuh benda tersebut dalam suatu grafik v – t pada GLB adalah sama dengan luas daerah yang diarsir.

Read More

Kelas X | Gerak Vertikal

Gerak vertikal merupakan gerakan benda arah vertikal dengan kecepatan awal (Vo = 0). Gerak vertikal ini dibedakan mejadi dua, yaitu gerak vertikal ke atas dan gerak vertikal ke bawah

Pada gerak vertikal baik itu gerak vertikal ke atas maupun gerak vertikal ke bawah, masih tetap berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan

 

Salah satu fenomena gerak vertikal yang erat kaitannya dengan teknologi yang sering kita temui adalah peluncuran roket.

Read More

Kelas X | Gerak Jatuh Bebas

Dalam kehidupan sehari-hari, anda mungkin pernah melihat jatuhnya sebuah benda dari suatu ketinggian tertentu tanpa kecepatan awal, misalnya buah kelapa tua yang jatuh dari pohonnya. Gerak jatuhnya suatu benda dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal inilah yang disebut dengan gerak jatuh bebas. Pada gerak jatuh tanpa kecepatan awal ini, benda mengalami percepatan gravitasi bumi (g), sehingga makin dekat dengan permukaan bumi, gerakan benda akan semakin cepat. Adapun ilustrasinya dapat dilihat seperti ilustrasi berikut 

 

Pada ilustrasi di atas tampak sebuah bola yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu h tanpa kecepatan awal (Vo = 0). Gerak jatuh bebas merupakan GLBB, oleh karena itu, persamaan dalam GLBB masih tepat berlaku, hanya saja, percepatan (a) diganti dengan percepatan gravitasi bumi (g) 

Oleh karena pada gerak jatuh bebas tidak ada kecepatan awal (Vo = 0), maka persamaan gerak di atas akan menjadi seperti berikut 

Read More

Kelas X | Percepatan

Pengertian Percepatan

Suatu benda akan mengalami percepatan apabila benda tersebut bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan dalam selang waktu tertentu. Misalnya, ada sepeda yang bergerak menuruni sebuah bukit memiliki suatu kecepatan yang semakin lama semakin bertambah selama geraknya. Gerak sepeda tersebut dikatakan dipercepat. Jadi percepatan adalah kecepatan tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

a = percepatan (m/s^2)

delta v = kecepatan (m/s)

delta t = waktu (s)

Percepatan merupakan besaran vektor. Percepatan dapat bernilai positif (+a) dan bernilai negatif (-a) bergantung pada arah perpindahan dari gerak tersebut. Percepatan yang bernilai negatif (-a) sering disebut dengan perlambatan. Pada kasus perlambatan, kecepatan v dan percepatan a mempunyai arah yang berlawanan. Berbeda dengan percepatan, percepatan rata-rata didefinisikan sebagai perubahan kecepatan terhadap selang

Percepatan rata-rata memiliki nilai dan arah. Percepatan rata-rata dapat dituliskan sebagai berikut.

Keterangan:

delta v = perubahan kecepatan (m/s)

delta t = perubahan waktu (s)

a = percepatan rata-rata (m/s^2)

Pengetahuan Umum

Kecepatan sebuah sepeda motor tidak konstan. Ketika melewati jalan yang menurun, sepeda motor akan bergerak dengan cepat. Sebaliknya, ketika tiba-tiba lampu lalu lintas menyala merah, tentu kita akan memperlambat kecepatan kendaraan kita. Kecepatan pada saat tertentu dinamakan kecepatan sesaat. Besarnya kecepatan sesaat di sebut kelajuan sesaat. Pada kendaraan bermotor, kelajuan sesaat dapat kita lihat pada speedometer. Jadi, speedometer merupakan alat untuk menunjukkan kelajuan sesaat.

Read More

Kelas X | Kecepatan dan Kelajuan

Pengertian Kecepatan dan Kelajuan

Istilah kecepatan dan kelajuan dikenal dalam perubahan gerak. Kecepatan termasuk besaran vektor, sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar. Besaran vektor memperhitungkan arah gerak, sedangkan besaran skalar hanya memiliki besar tanpa memperhitungkan arah gerak benda. Kecepatan merupakan perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut. 

Kecepatan Rata-Rata dan Kelajuan Rata-Rata

Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan yang ditempuh terhadap waktu. Jika suatu benda bergerak sepanjang sumbu-x dan posisinya dinyatakan dengan koordinat-x, secara matematis persamaan kecepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata (m/s)

delta x = xakhir – xawal= perpindahan (m)

delta t = perubahan waktu (s)

Kelajuan rata-rata merupakan jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata (m/s )

s = jarak tempuh (m)

t = waktu tempuh (s)

Read More