HUKUM NEWTON DAN HUKUM KEKEKALAN ENERGI Untuk Memenuhi Tugas Fisika Terapan
Dosen Pengampu
: Sarwoko, AT, MT
Disusun Oleh
: Tan Ali Al Ayubi
NIM
: 21090112060026
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK PERKAPALAN UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012
HUKUM NEWTON DAN KEKEKALAN ENERGI
1. HUKUM NEWTON a. Hukum I Newton
Pernyataan hukum 1 newton adalah jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan dengan kecepatan tetap. Hukum ini dapat dinyatakan dengan persamaan:
∑F=0 Hukum I Newton ini juga digunakan untuk menyatakan sifat kelembaman benda dan juga menyatakan keadaan keseimbangan suatu benda. b. Hukum II Newton Pernyataan hukum II newton adalah percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya pada suatu benda sebanding dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Hukum ini dapat dinyatakan dengan persamaan:
α = ∑ F => ∑F = mα Dengan:
2
α = percepatan benda (m/s ); m = massa benda (kg)
Arah percepatan yang dihasilkan oleh suatu resultan gaya pada benda adalah sama dengan arah resultan gaya tersebut. c. Hukum III Newton Pernyataan hukum III newton adalah jika benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua, maka benda kedua akan gaya pada benda pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan. Gaya-gaya pada hukum ini bisa desebut dengan gaya aksireaksi. Cirri-ciri gaya ini adalah sebagai berikut: - Gaya aksi-reaksi selalu berpasangan dan terjadi bila dua benda berinteraksi - Gaya aksi-reaksi bekerja pada benda dua yang berbeda - Gaya aksi mempunyai nilai yang sama dengan gaya reaksi, tetapi keduanya saling berlawanan. Hukum III newton dapat dinyatakan denga persamaan:
Faksi = -Freaksi
Contoh Soal 1 : Di tempat lif disediakan timbangan badan. saat lift dalam keadaan diam seseorang menimbang badannya, didapatkan berat badan seseorang tersebut 500N. jika lift bergerak ke 2 atas denga percepatan 5 m/s , maka berat orang tersebut menjadi…?
Pembahasan: Pada saat lift diam maka: ∑F =0 N – N – w w =0 N = w = 500N Sehingga massa orang tersebut adalah: 2 M = 500N/10m/s = 50 kg Pada lift bergerak ke atas (∑F = m.α) ∑F =m.α N – N – w w =m.α N = mα + w 2 = (50kg) (5m/s ) + 500N = 250N + 500N = 750N Jadi berat orang tersebut ketika lift bergerak ke ata s adalah 750N
Contoh Soal 2 : Benda A dan B dihubungkan dengan tali dan katrol yang massaya di abaikan. Antara tali 2 dengan katrol tidak ada gesekan. Diketahui; mA = 2 kg, mB = 3 kg, µB = 0,5 dan g = 10 m/s . Maka besar gaya tegngan tali (T) adalah…
Pembahasan: mAg – f – f g = (mA = mB)α mAg - µB mB g = (mA = mB)α 2 x 10 – 10 – 0,5 0,5 x 3 x 10 = (2 + 3) α 20 – 20 – 15 15 = 5α 5 = 5α 2 α = 1 m/s Tinjau benda mA : mAg – T – T = m α 20 – 20 – T T =2x1 T = 18 newton Jadi besarnya gaya tali (T) adalah 18 newton
2. HUKUM KEKEKALAN ENERGI
Energi yang ada dalam diri kita terhubung dengan energi yang ada di alam semesta. semesta. Dan merupakan sebuah rangkaian system energi yang saling mempengaruhi. Kita akan merujuk sedikit ke hukum-hukum energi di ilmu fisika, untuk mengurai dan mengenali bagaimana energi bekerja. Dalam ilmu fisika, setiap system fisik (materi) mengandung atau menyimpan energi. Dan untuk mengetahui besaran energinya, ada persamaan khusus, masing-masing persamaan di desain untuk mengukur energi yang tersimpan secara khusus. Secara umum, adanya energi diketahui oleh para peneliti atau pengamat melalui perubahan sifat objek atau system. Dan tidak ada cara seragam untuk mengungkap energi. Hukum Kekekalan Energi Energi mengatakan “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”. Hukum ini diciptakan oleh James Prescott Joule, seorang ahli fisika Inggris yang namanya diabadikan menjadi satuan energi. Hukum ini juga berlaku dalam kehidupan manusia. Aktivitas yang kita lakukan setiap hari merupakan perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Contohnya, saat kita makan, kita mengubah energi kimia dari makanan menjadi energi yang kita gunakan untuk bergerak dan berpikir. Energi yang kita berikan untuk perusahaan saat kita bekerja akan ditukar menjadi energi potensial yang kita dapatkan dari perusahaan (income). Contoh soal 1
Hitunglah kecepatan sebuah mangga ketika menyentuh tanah yang jatuh dari pohonnya -2 dengan ketinggian pohon 12 meter! (anggap gravitasi bumi, g=10 ms ) jawaban:
1 mgh2 mv 22 2 2 1 mgh1 0 0 mv 22 2 v 2 2 gh
mgh1
1
mv12
v2
v2
2 10 12
15,49 2
Jadi kecepatan mangga tersebut ketika menyentuh tanah adalah 15,49 m/s Contoh soal 2
Beda potensial di antara dua keping sejajar adalah 200 volt. Sebuah proton mula-mula terletak di keping B keping B.. Jika medium di antara dua keping vakum, hitung kecepatan proton sebelum menumbuk keing A keing A..
Jawaban: Penyelesaian:
Gambar 4.1.22 Dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik:
EpB +Ek1 =EpA +EkA qVB +½ mv B 2
2=
2
qVA +½ mv A
2
½ m(v A - v B ) = q( VB - VA )
2
2
( VB - VA )
v A - v B =
2
v A - 0 = 2
8
v A = 400×10 5
v A = 2,0×10 m/s 5
Jadi, kecepatan proton sebelum menumbuk keping A keping A adalah 2,0×10 m/s.
