loading...
è
Hukum II Newton
Dari
Hukum I Newton kita ketahui bahwa gaya total yang bekerja pada benda bisa
menimbulkan percepatan pada benda, yang ditandai dengan bergeraknya benda dari
keadaan diam. Yang menjadi pertanyaan kita barangkali adalah berapakah besarnya
percepatan a yang dihasilkan oleh sebuah gaya F pada sebuah benda bermassa m? untuk
mengetahui jawabannya, kita bisa melakukan 2 percobaan mengukur percepatan
benda jika massanya bervariasi dan jika gayanya bervariasi berikut ini.
Pada
percobaan, di mana massa benda kita buat bervariasi, gaya yang menarik benda
(beban) kita pertahankan tetap nilainya. Diagram dari percobaan ini tampak pada
gambar (3). Dalam percobaan ini, kita memvariasikan nilai m, sedangkan beban M
yang bertindak sebagai gaya tarik harus tetap.
Gambar 3.
Diagram percobaan untuk menyelidiki pengaruh massa benda
pada percepatan.
Dari
percobaan ini diperoleh hasil bahwa, percepatan benda berbanding terbalik
dengan massa benda. Hasil ini sesuai dengan intuisi kita, bahwa ketika kita
mendorong benda yang berat, gerakan benda yang kita dorong pun lambat; tetapi
ketika kita mendorong benda yang ringan, benda yang kita dorong akan bergerak
lebih cepat. Jika dituliskan secara matematika, hasil percobaan ini adalah
a = 1/ m …………………………………………………….(1.1)
Dari
percobaan ini diperoleh hasil bahwa percepatan benda berbanding lurus dengan
besarnya gaya yang bekerja pada benda. Hasil ini sesuai dengan intuisi kita,
bahwa ketika kita mendorong benda dengan lebih kuat, benda akan bergerak lebih
cepat, sementara ketika kita mendorong benda dengan gaya yang kecil, benda
bergerak lebih
lambat.
Jika dituliskan secara matematika, hasil percobaan ini adalah
Gambar 4. (a) semakin besar gaya, semakin besar percepatan
yang dihasilkan. (b) semakin besar benda, semakin kecil percepatan yang
dihasilkan oleh gaya tertentu.
Dari dua
hasil percobaan tersebut bisa kita tuliskan antara gaya, massa, dan percepatan,
yaitu
a = F/m atau F = ma .....……………………………..(1.2)
Secara
umum, jika pada benda bekerja lebih dari satu gaya, maka persamaan di atas bisa
dituliskan sebagai berikut.
F = ma ………………………………………………….(1.3)
Persamaan
tersebut merupakan ungkapan matematis dari Hukum II Newton, yang menyatakan:
“Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya
yang bekerja pada sebuah benda sebanding dan searah dengan resultan gaya, dan
berbanding terbalik dengan massa benda.”
Pada Hukum
I Newton tersirat pengertian gaya secara kualitatif, sedangkan dalam Hukum II
Newton ini gaya, yang dapat mengubah gerakan benda, dijelaskan secara
kuantitatif.
Dari Hukum
II Newton ini kita bisa menyimpulkan bahwa gaya sebesar 1 Newton dapat
menyebabkan percepatan sebesar 1 m/s2 pada benda yang bermassa 1 kg atau
percepatan sebesar 2 m/s2 pada benda yang bermassa 1kg dikenakan gaya 2 Newton.
Contoh soal 1
Sebuah
benda mempunyai massa 3 kg diberikan gaya 100 N searah dengan perpindahan
benda, tentukan percepatan benda!
Penyelesaian:
F = ma
100
N = 3 kg (a)
a =
100/3 = 33,33 m/s2.
Jadi
percepatan benda sebesar 33,33 m/s2.
Contoh soal 2
Total
gaya yang dihasilkan mesin pesawat Boeing 747 adalah sebesar 8,8x 105 N. Massa
maksimum yang diijinkan pada pesawat jenis ini adalah 3,0x105 kg. (a) Berapakah
percepatan maksimum yang mungkin selama pesawat lepas landas? Jika pesawat dari
keadaan diam, seberapa cepat pesawat bergerak setelah 10 s?
Penyelesaian:
(a)
Kita
asumsikan bahwa satu-satunya gaya yang bekerja pada pesawat adalah gaya sebesar 8,8 x 105 N. Sesuai dengan
Hukum II Newton,
(b)
Kecepatan
pesawat setelah 10s kita hitung dengan persamaan
Dalam satuan km/jam, 29 m/s =104 km/jam.
Contoh soal 3
Sebuah
benda bermassa 4kg pada saat t=0. Sebuah gaya tunggal konstan yang horizontal
(Fx) bekerja sejauh pada benda tersebut. Setelah t = 3s, benda telah berpindah
sejauh 2,25m. Berapakah besar gaya Fx ini?
Penyelesaian:
Karena
gaya netto yang bekerja pada benda adalah konstan, maka percepatan benda juga
konstan. Percepatan benda dapat dihitung dari persamaan jarak tempuh benda yang
bergerak lurus berubah beraturan, dengan v0 = 0.
Karena itu,
gaya Fx sama dengan
è Latihan Soal
1.
Sebuah gaya F diberikan pada
benda ber massa m1 dan menghasilkan percepatan 4 m/s2. Gaya yang sama diberikan
pada benda ber massa m2 dan menghasilkan percepatan 1m/s2. (a) Berapakah nilai
ratio m1/m2? (b) Jika m1 dan m2 digabung, berapakah percepatan yang dihasilkan
oleh gaya F?
2.
Sebuah mobil dengan massa yang
konstan ke kelajuan 10m/s dalam waktu 5s pada suatu jalan lurus. Berapakah besar gaya yang mempercepat gerak mobil ini.
loading...
Comments
Post a Comment