GERAK DAN GAYA SERTA DINAMIKA LINIER

 

A.    Macam-macam Gaya 

Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dapat menimbulkan perubahan pada benda, maka gaya  digolongkan sebagai vektor. Gaya dapat mengakibatkan perubahan–perubahan sebagai berikut :

1. benda diam menjadi bergerak

2. benda bergerak menjadi diam

3. bentuk dan ukuran benda berubah

4. arah gerak benda berubah

Gaya digolongkan menjadi beberapa macam, antara lain sebagai berikut. 

1.    Gaya Berat

Massa benda selalu sama dimanapun benda itu diletakkan. Tetapi, berat benda tergantung pada gaya gravitasi, maka berat suatu benda tergantung pada dimana benda itu berada.

2.    Gaya Gesek

Gaya gesek adalah gaya yang timbul jika ada dua benda atau lebih saling digesekan atau bersinggungan dengan salah satu atau kedua permukaan benda kasar. Gaya gesek statis (diberi lambang f_s) adalah gaya gesek yang dimiliki oleh benda jika benda tesebut diberi gaya dorong atau gaya tarik namum belum dapat bergerak. Sedangkan gaya gesekan kinetis  (diberi lambang f_k) adalah gaya gesekan yang dikerjakan permukaan  lintasan pada benda sewaktu benda bergerak.

3.    Gaya Normal

 Gaya normal adalah gaya-gaya yang arahnya tegak lurus bidang permukaan.

4.    Gaya Magnet

Gaya magnet adalah gaya yang dihasilkan oleh magnet.

5.    Gaya Listrik Statis

Gaya listrik statis adalah gaya yang dimiliki benda yang bermuatan listrik untuk menarik benda-benda di sekitarnya.

6.    Gaya Otot

Gaya yang dihasilkan oleh otot manusia dan hewan disebut gaya otot .

7.    Gaya Gravitasi 

Gaya gravitasi adalah gaya tarik benda bermassa untuk menarik benda lain ke arah pusat massanya.

8.   Gaya Mesin

Gaya Mesin adalah gaya yang dihasilkan oleh kerja mesin, seiring berkembangnya teknologi, mesin yang dibuatpun semakin canggih.  

9.    Gaya Pegas

Gaya yang ditimbulkan oleh karet atau pegas yang diregangkan. 

 

B.     Hukum Newton Tentang Gerak 

     Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

v_t = v_o + at

s  = v_o t + ½ at²                                                                            

v_t² = v_o² + 2as

                       s =  [(v_{o +} v_t)/2].t

 

Hukum I Newton 

S F = 0

                                               S F_x = 0      dan       S F_y = 0.

Hukum II Newton

 

S F  =  m . a

S F = m . a

F₁ + F₂ - F₃ = m . a

S F = m_tot . a

F₁ + F₂ - F₃ = ( m₁ + m₂ ) . a

S F = m . a

F cos q = m . a

S F = m . a

F - w sin q = m . a

Hukum III Newton

 

S F_aksi  = - S F_reaksi

 

A.     Rumus-rumus Gaya yang umum dikenal

Gaya Berat 

w  = m g 

Gaya Normal

                            N = w

                    N = w cos θ

 Gaya Sentripetal

                                             S F = m. v²/r   = m.w².r

 Gaya Gesek  

Besar gaya gesek statis adalah

f_s = m_s . N

Besar gaya gesek kinetis adalah

              f_k = m_k . N

 

 Soal-soal Akhir Bab 3

 

I.                   Pilihan Ganda

Pilihlah jawaban yang benar! 

1.      Mobil box bermassa 800 kg bergerak dengan percepatan 10 m/s². Gaya mesin mobil tersebut adalah ...

a.               a.       80 N

b.      800 N

c.       8.000 N

d.      80.000 N

e.       800.000 N

2.      Sebuah benda bermassa 10 kg bekerja resultan gaya sebesar 40 N. Maka percepatan yang dialami benda adalah....

a.       1 m/s²

b.      2 m/s²

c.       3 m/s²

d.      4 m/s²

e.       5 m/s²

3.      Sebuah benda bermassa 2 kg, mula-mula benda diam pada lantai datar dan licin, kemudian ditarik dengan gaya konstan 8 N dengan arah mendatar, berapakah percepatan benda?

a.     0,25 m/s²

b.     2 m/s²

c.     4 m/s²

d.    8 m/s²

e.     16 m/s²

4.      Dua buah vektor gaya F₁ = 8 N dan F₂ = 6 N bertitik tangkap sama membentuk sudut 60°. Besarnya resultan kedua gaya adalah ....

a. 12,16 N

b. 14 N

c. 48 N

d. 7,2 N

e. 8,72 N

5.      Besar koefisien gaya gesek suatu bidang dengan benda tergantung dari ... .

a. Gaya

b. Massa benda

c. Gaya normal 

d. Kekasaran bidang

e. Percepatan gravitasi

6.      Seseorang naik bus yang sedang melaju dengan kencang, jika tiba-tiba bus ini direm, maka hal yang dialami oleh penumpang tersebut adalah ... .

a.       terdorong ke depan karena sifat kelembaman tubuh orang tersebut

b.      terdorong ke belakang karena sifat kelembaman tubuh orang tersebut

c.       terdorong ke depan karena reaksi dari aksi yang diberikan oleh pengereman yang dilakukan sopir bus

d.      terdorong ke belakang karena reaksi dari aksi yang diberikan oleh pengereman yang dilakukan sopir bus

e.       terdorong ke depan sebagai aksi dari reaksi gaya pengereman yang dilakukan sopir bus

7.      Sebuah mobil yang sedang melaju dengan kelajuan 36 km/jam tiba-tiba direm hingga berhenti pada jarak 10 m, jika gaya yang menghentikan mobil tersebut adalah 2.000 N, maka massa mobil tersebut adalah ... .

a.       5.000 kg

b.      4.000 kg

c.       3.000 kg

d.      2.000 kg

e.       1.000 kg

8.  Sebuah balok diletakkan diatas meja, balok tersebut bermassa m kg, besar gaya normal yang bekerja pada balok karena dikerjakan oleh meja adalah ... .

a.       N = 0

b.      N = mg

c.       N = m²

d.      N = 2 m

e.       N = g

9.  Sebuah balok kayu bermassa 10 kg dilepaskan dari puncak sebuah bidang miring yang membentuk sudut 45° seperti pada gambar. Jika bidang miring tersebut licin, maka percepatan gerak balok tersebut adalah ... m/s² ( g = 10 m/s² ).

a.       5

b.      5√2

c.       5√3

d.      10

e.       10√2

10.  Sebuah gaya horisontal 40 N bekerja pada benda massa 20 kg pada bidang datar licin. Jika mula-mula benda diam maka kecepatan benda setelah 5 detik adalah ... m/s.

a.       2

b.      4

c.       6

d.      8

e.       10

11.  Dua buah balok dihubungkan dengan katrol licin dan massa katrol diabaikan seperti pada gambar. Massa A = mA: massa B = mB dan balok B turun dengan percepatan a. Jika percepatan gravitasinya g, maka besar tegangan tali yang terjadi pada balok B adalah ... .

a.       T = m_B.a

b.      T = m_A (a – g)

c.       T = m_A (g – a)

d.      T = m_B (a – g)

e.       T = m_B (g – a)

12.  Dua buah balok masing-masing massanya A = 3 kg dan B = 7 kg di atas lantai licin ditarik dengan gaya F seperti pada gambar. Jika tegangan tali antara dua benda tersebut adalah 15 N maka besarnya gaya F adalah ….

a.       15 N

b.      20 N

c.       45 N

d.      50 N

e.       105 N 

13.  Benda bermassa 10 Kg di letakkan di atas lantai yang kasar (µk= 0.3 dan µs=0.4). Jika benda ditarik dengan gaya horizontal 35 N dan g = 10 m/s2 , maka besar gaya gesekan adalah ... N .

a.       3

b.      4

c.       30

d.      35

e.       40

14.  Sebuah benda berada pada bidang miring kasar yang mempunyai tingkat kekasaran tertentu. Jika sudut kemiringan bidang miring 37° benda tepat akan bergerak, maka koefisien gesek statis antara benda dengan bidang miring adalah ... ( sin 37° = 0,6 ; cos 37° = 0,8).

a.       0,50

b.      0,60

c.       0,75

d.      0,80

e.       1,33

15.  Berat benda yang mempunyai massa 5 kg di suatu tempat yang mempunyai percepatan gravitasi 9,8 m/s², adalah ... .

a. 9,8 N

b. 4,9 N

c. 29,5 N

d. 49 N

e. 98 N

16.  Besarnya gaya normal (N) pada gambar di bawah adalah ....

a. 12 N

b. 20 N

c. 28 N

d. 32 N

e. 8 N

17.   Sebuah benda massanya 8 kg berada di atas bidang datar mendapat gaya mendatar sebesar 40 N, ternyata benda bergerak dengan percepatan 0,4 m/s². Besarnya gaya gesek benda dengan bidang adalah ....

a. 18 N

b. 36,8 N

c. 12,8 N 

d. 3,2 N

e. 32 N

18.  Gaya 30 N mendatar dikenakan pada benda bermassa 5 kg. Jika koefisien gesekan kinetik 0,4 dan percepatan grafitasi 10 m/s², maka percepatan yang dialami benda adalah ... .

a. 2 m/s²

b. 4 m/s²

c. 1 m/s²

d. 2,4 m/s²

e. 3 m/s²

19.      Sebuah benda diikat dengan seutas tali dan digantung. Jika benda bermassa 5 kg, berapakah besar gaya tegangan tali tersebut? (g = 10 m/s²)

a.         10 N

b.        20 N

c.         30 N

d.        40 N

e.         50 N

20.      Sebuah elevator massanya 300 kg, bergerak vertikal ke atas dari keadaan diam dengan percepatan tetap sebesar 1 m/s², jika g = 10 m/s², berapakah besar tegangan tali penarik elevator?

a.         300 N

b.        600 N

c.         2700 N

d.        3000 N

e.         3300 N