Hukum II NEWTON

Hukum 2 Newton

Bunyi: Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan resultan gayanya dan berbanding terbalik dengan massa bendanya.  

Rumus: F = m.a

Keterangan:

• F = gaya (N)
• m = massa (kg)
• a = percepatan (m/s²)

Soal:

1. Sebuah benda bermassa 5 kg diberi gaya 20 N. Berapa percepatan benda tersebut?
   • Jawab: a = F/m = 20 N / 5 kg = 4 m/s²
2. Jika sebuah gaya 10 N diberikan pada benda bermassa 2 kg, berapa percepatan yang dihasilkan?
   • Jawab: a = F/m = 10 N / 2 kg = 5 m/s²
3. Benda bermassa 3 kg mengalami percepatan 2 m/s². Berapa besar gaya yang bekerja pada benda tersebut?
   • Jawab: F = m.a = 3 kg x 2 m/s² = 6 N
4. Sebuah mobil bermassa 1000 kg mengalami percepatan 2 m/s². Berapa gaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan percepatan tersebut?
   • Jawab: F = m.a = 1000 kg x 2 m/s² = 2000 N
5. Jika gaya yang bekerja pada sebuah benda dilipatkan dua, sedangkan massanya tetap, bagaimana pengaruhnya terhadap percepatan benda?
   • Jawab: Percepatan benda juga akan menjadi dua kali lipat.
6. Apabila massa sebuah benda dilipatkan dua, sedangkan gaya tetap, bagaimana pengaruhnya terhadap percepatan benda?
   • Jawab: Percepatan benda akan menjadi setengahnya.
7. Sebuah bola bermassa 0,2 kg ditendang dengan gaya 10 N. Berapa percepatan bola tersebut?
   • Jawab: a = F/m = 10 N / 0,2 kg = 50 m/s²
8. Sebuah truk bermassa 5000 kg bergerak dengan percepatan 1 m/s². Berapa gaya yang dihasilkan oleh mesin truk tersebut?
   • Jawab: F = m.a = 5000 kg x 1 m/s² = 5000 N
9. Jika sebuah benda diam kemudian diberi gaya, apa yang akan terjadi pada benda tersebut?
   • Jawab: Benda akan mengalami percepatan.
10. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan konstan. Berapa besar gaya yang bekerja pada benda tersebut?
    • Jawab: Jika kecepatan konstan, maka percepatannya nol. Berdasarkan Hukum 2 Newton, jika percepatan nol maka gaya yang bekerja juga nol.
11. Jelaskan mengapa benda yang lebih ringan lebih mudah dipercepat daripada benda yang lebih berat jika diberikan gaya yang sama?
    • Jawab: Sesuai Hukum 2 Newton, percepatan berbanding terbalik dengan massa. Semakin kecil massa, semakin besar percepatan yang dihasilkan oleh gaya yang sama.
12. Sebuah roket memiliki massa 5000 kg. Jika gaya dorong roket 100000 N, berapa percepatan roket tersebut saat lepas landas?
    • Jawab: a = F/m = 100000 N / 5000 kg = 20 m/s²
13. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula diam, kemudian diberi gaya 8 N selama 5 detik. Berapa jarak yang ditempuh benda setelah 5 detik?
    • Jawab: Terlebih dahulu hitung percepatan: a = F/m = 8 N / 2 kg = 4 m/s². Kemudian gunakan rumus jarak tempuh pada gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dengan kecepatan awal nol.
14. Sebuah mobil bermassa 1200 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Jika mobil direm dengan gaya 6000 N, berapa jarak yang ditempuh mobil hingga berhenti?
    • Jawab: Hitung terlebih dahulu percepatan (percepatan bernilai negatif karena melawan arah gerak). Kemudian gunakan rumus GLBB untuk mencari jarak tempuh.
15. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu. Jika massa benda diperbesar, apakah waktu jatuh benda akan berubah? Jelaskan!
    • Jawab: Tidak, waktu jatuh benda tidak akan berubah. Waktu jatuh benda hanya bergantung pada ketinggian dan percepatan gravitasi, tidak bergantung pada massa benda.
16. Sebuah benda meluncur pada bidang miring tanpa gesekan. Jika sudut kemiringan bidang diperbesar, apa yang terjadi pada percepatan benda?
    • Jawab: Percepatan benda akan bertambah besar.
17. Jelaskan mengapa saat kita mendorong mobil yang mogok terasa lebih berat daripada mendorong sepeda motor yang mogok?
    • Jawab: Karena massa mobil lebih besar daripada massa sepeda motor. Sesuai Hukum 2 Newton, untuk menghasilkan percepatan yang sama, gaya yang dibutuhkan pada benda yang lebih berat akan lebih besar.
18. Sebuah lift bergerak ke atas dengan percepatan konstan. Jika massa total lift dan penumpang 2000 kg dan gaya tegangan tali lift 22000 N, berapa besar percepatan lift tersebut?
    • Jawab: Gunakan Hukum 2 Newton untuk mencari percepatan. Gaya yang bekerja pada lift adalah gaya tegangan tali dikurangi gaya lift tersebut.

Contoh Pengukuran Berulang.

https://youtu.be/6MULK4ogyUE

Tugas X5~Perbaikan

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan tepat!

1. Seorang siswa melakukan pengukuran panjang sebuah meja menggunakan mistar. Hasil pengukuran yang diperoleh adalah 125,3 cm. Jika ketidakpastian mutlak dari mistar tersebut adalah 0,2 cm, tentukan : a. ketidakpastian relatif dari pengukuran tersebut. b. Tuliskan hasil pengukuran lengkap dengan ketidakpastiannya dalam bentuk ilmiah.
2. Sebuah stopwatch digunakan untuk mengukur waktu tempuh sebuah bola                  menggelinding dari atas sebuah bidang miring. Hasil pengukuran adalah 2,54 detik.  Diketahui ketidakpastian mutlak stopwatch tersebut adalah 0,05 detik. Hitung ketidakpastian relatif dari pengukuran waktu tempuh bola tersebut!
3. Sebuah termometer digunakan untuk mengukur suhu air dalam sebuah gelas. Hasil pengukuran menunjukkan suhu 37,5°C. Ketidakpastian mutlak termometer tersebut adalah 0,1°C. Tentukan ketidakpastian relatif dari pengukuran suhu air tersebut. 

Tugas X1(Susulan)

1. Seorang siswa melakukan pengukuran panjang sebuah meja menggunakan mistar. Hasil pengukuran yang diperoleh adalah 125,3 cm. Jika ketidakpastian mutlak dari mistar tersebut adalah 0,2 cm, tentukan : a. ketidakpastian relatif dari pengukuran tersebut. b. Tuliskan hasil pengukuran lengkap dengan ketidakpastiannya dalam bentuk ilmiah.
2. Sebuah stopwatch digunakan untuk mengukur waktu tempuh sebuah bola                  menggelinding dari atas sebuah bidang miring. Hasil pengukuran adalah 2,54 detik.  Diketahui ketidakpastian mutlak stopwatch tersebut adalah 0,05 detik. Hitung ketidakpastian relatif dari pengukuran waktu tempuh bola tersebut!
3. Sebuah termometer digunakan untuk mengukur suhu air dalam sebuah gelas. Hasil pengukuran menunjukkan suhu 37,5°C. Ketidakpastian mutlak termometer tersebut adalah 0,1°C. Tentukan ketidakpastian relatif dari pengukuran suhu air tersebut. 

TUGAS X3

Jawablah pertanyaan berikut dengan benar!

1. Jelaskan perbedaan antara ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relatif dalam            pengukuran

2. Apa yang dimaksud dengan pengukuran berulang? Mengapa pengukuran berulang            penting dalam menentukan ketidakpastian?

3. Seorang siswa mengukur panjang meja sebanyak 5 kali dan mendapatkan hasil                  sebagai berikut: 1,23 m; 1,24 m; 1,22 m; 1,25 m; 1,24 m. Hitunglah nilai rata-rata,                  ketidakpastian mutlak, dan ketidakpastian relatif dari pengukuran tersebut

4. Jelaskan bagaimana ketidakpastian mempengaruhi hasil perhitungan dalam suatu            eksperimen fisika. Berikan contoh!

TUGAS X4

1. Sebuah pengukuran panjang meja menghasilkan nilai 1,53 ± 0,02 meter.

     a. Tuliskan nilai panjang meja dalam bentuk rentang 

     b. Hitung ketidakpastian relatif pengukuran tersebut. Nyatakan dalam bentuk                          persentase.

2. Dalam percobaan mengukur massa sebuah benda, diperoleh nilai 125,4 ± 0,5 gram.

     a. Jelaskan arti dari ketidakpastian mutlak 0,5 gram dalam konteks percobaan ini 

     b. Jika massa benda yang sama diukur dengan alat ukur yang lebih presisi sehingga               ketidakpastian mutlaknya menjadi 0,1 gram, bagaimana pengaruhnya terhadap                 ketidakpastian relatif? Jelaskan!

3. Dua siswa melakukan pengukuran diameter bola logam menggunakan jangka sorong.       Siswa A memperoleh hasil 2,54 ± 0,01 cm, sedangkan siswa B memperoleh hasil 2,56 ±       0,02 cm.

     a. Manakah pengukuran yang lebih teliti? Jelaskan alasanmu!

     b. Jika kedua siswa ingin menggabungkan hasil pengukuran mereka, bagaimana cara            menghitung nilai rata-rata diameter bola dan ketidakpastiannya?

Tugas Kelas X.2

1. Seorang siswa mengukur panjang sebuah meja menggunakan mistar dengan skala terkecil 1 mm. Hasil pengukurannya adalah 125,3 cm.

a. Tentukan ketidakpastian mutlak dari pengukuran tersebut. 

b. Tuliskan hasil pengukuran lengkap dengan ketidakpastiannya. 

c. Jelaskan apa arti dari ketidakpastian mutlak yang telah Anda hitung.

2. Diketahui sebuah benda memiliki massa (50 ± 2) gram dan volumenya (20 ± 1) cm³. Hitunglah rapat massa benda tersebut beserta ketidakpastiannya!

3. Sebuah stopwatch digunakan untuk mengukur waktu tempuh sebuah bola yang menggelinding sepanjang lintasan. Waktu yang terukur adalah (2,5 ± 0,1) detik. Jika panjang lintasan adalah (5,0 ± 0,2) meter, hitunglah kecepatan rata-rata bola beserta ketidakpastiannya!

4. Manakah yang lebih baik, pengukuran dengan ketidakpastian mutlak yang kecil tetapi ketidakpastian relatifnya besar, atau sebaliknya? Jelaskan alasanmu!

DINAMIKA GERAK

 Penyebab Gerak

Dinamika gerak adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari penyebab suatu benda bergerak. Berbeda dengan kinematika yang hanya mempelajari gerak benda tanpa memperhatikan penyebabnya, dinamika gerak menggali lebih dalam tentang gaya-gaya yang bekerja pada benda dan pengaruhnya terhadap gerak benda tersebut.

Pernahkah kalian mendorong teman kalian? Mengapa teman kalian bisa bergerak

Apa yang membuat kalian bisa mendorong teman kalian?"

Ketika kalian naik sepeda, apa yang membuat sepeda kalian bisa melaju lebih cepat atau lebih lambat?"

Mengapa bola yang ditendang bisa meluncur jauh? Apa yang membuat bola berhenti menggelinding? 

Mengapa mobil yang sedang melaju membutuhkan waktu untuk berhenti ketika direm?

Bagaimana cara kerja roket yang bisa meluncur ke angkasa?"

Mengapa benda yang jatuh ke bawah semakin lama semakin cepat?"

Hukum Newton

Hukum Newton adalah tiga hukum dasar yang menjadi landasan dalam memahami dinamika gerak. Hukum-hukum ini dirumuskan oleh Sir Isaac Newton dan masih relevan hingga saat ini.

• Hukum Newton I (Hukum Inersia): Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika ada gaya total yang bekerja padanya.
• Hukum Newton II: Percepatan suatu benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Secara matematis, hukum ini dapat dituliskan sebagai:

  ∑F = m.a
  

  di mana:
  • ∑F = gaya total (N)
  • m = massa benda (kg)
  • a = percepatan benda (m/s²)
   
• Hukum Newton III (Hukum Aksi-Reaksi): Setiap aksi selalu menimbulkan reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh 1: Sebuah benda bermassa 2 kg didorong dengan gaya 10 N. Berapa percepatan yang dialami benda tersebut?

• Penyelesaian: Diketahui:
  • m = 2 kg
  • ∑F = 10 N Ditanya: a = ? Penyelesaian: ∑F = m.a 10 N = 2 kg . a a = 10 N / 2 kg a = 5 m/s²

Contoh 2: Sebuah mobil bermassa 1000 kg sedang melaju dengan kecepatan konstan. Tiba-tiba mobil direm dengan gaya sebesar 5000 N. Jika gaya gesek antara ban mobil dan jalan diabaikan, berapa lama waktu yang dibutuhkan mobil untuk berhenti?

• Penyelesaian: Karena mobil direm, maka gaya yang bekerja pada mobil adalah gaya pengereman yang berlawanan arah dengan gerak mobil. Sehingga, percepatan yang dialami mobil bernilai negatif (perlambatan).

  Diketahui:

  • m = 1000 kg
  • ∑F = -5000 N (tanda negatif menunjukkan arah berlawanan dengan gerak) Ditanya: t = ? Penyelesaian: ∑F = m.a -5000 N = 1000 kg . a a = -5 m/s²

  Untuk mencari waktu yang dibutuhkan, kita dapat menggunakan persamaan: v = u + at Karena mobil berhenti, maka kecepatan akhir (v) = 0 m/s. Misalkan kecepatan awal (u) adalah v₀. 0 = v₀ + (-5 m/s²) . t t = v₀ / 5 s

• Gaya Gesek: Gaya yang selalu melawan gerak benda.
• Gaya Normal: Gaya yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan bidang sentuh.
• Gaya Berat: Gaya tarik bumi terhadap benda.
• Gerak Melingkar: Penerapan hukum Newton pada gerak melingkar
• Hukum Kekekalan Energi: Hubungan antara gaya dan energi.

Contoh Kontekstual: Seorang siswa mendorong meja dengan gaya 50 N. Jika meja bergerak dengan percepatan 2 m/s², berapakah massa meja tersebut?

Soal Latihan

1. Sebuah benda bermassa 5 kg ditarik dengan gaya 20 N. Berapa percepatan benda tersebut?
2. Sebuah mobil bermassa 1500 kg sedang melaju dengan kecepatan 20 m/s. Jika mobil direm dengan gaya 3000 N, berapa jarak yang ditempuh mobil hingga berhenti?
3. Sebuah benda bermassa 3 kg diletakkan di atas bidang datar yang licin. Benda tersebut ditarik dengan gaya 12 N membentuk sudut 30° terhadap bidang datar. Hitunglah percepatan benda tersebut.