SMA - LKS Fisika.pdf

LEMBAR KERJA SISWA

FISIKA KELAS X SEMESTER 1 SESUAI DENGAN KURIKULUM 2013

MUSYAWARAH GURU MATA PELAJARAN FISIKA TINGKAT SATUAN PENDIDIKAN SMA KOTA SUKABUMI

DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

PEMERINTAH KOTA SUKABUMI KOTA SUKABUMI

MUSYAWARAH GURU MATA PELAJARAN FISIKA SMA KOTA SUKABUMI

DAFTAR PENYUSUN

1.

Erma Rahayu Permana, S.Pd., M.Pd.

SMA Negeri 1

2.

Intan Permatasari, Permatasari, S.Pd., M.M.Pd

SMA Negeri 1

3.

Rochmiati, S.Pd., M.Si

SMA Negeri 1

4.

Fasal Elahi, S.Pd., M.Pfis

SMA Negeri 1

5.

H. Moch. Effendi, S.Pd., M.Si

SMA Negeri 1

6.

Herry S. Gustiono, S.Pd

SMA Negeri 2

7.

Dian Safitri, S.Pd

SMA Negeri 2

8.

Helmi Rachma Fadia,S.Pd., M.Pfis

SMA Negeri 2

9.

Ade Mulyadi, S.Pd., M.Pd.

SMA Negeri 3

10. Dra. Nenden Eka Padmasari

SMA Negeri 3

11. Ami Hasmi Utamasari, S.Pd., M.Pd.

SMA Negeri 3

12. Tatan Abdullah, S.Pd., M.Pd

SMA Negeri 3

13. Syarif Mulyana, S.Pd

SMA Negeri 3

14. Tri Haryani, S.Pd., M.Pd

SMA Negeri 4

15. Rani Fitriani, S.Pd

SMA Negeri 4

16. Windi Yani, S.Pd

SMA Negeri 4

17. Felix Irawan, S.Pd

SMA Negeri 4

18. Arief Rahman Hakim. S. Pd

SMA Negeri 4

19. Jenni Montesori Purba, S. Pd

SMA Negeri 5

20. Aang Muslimin, S.Si

SMA Negeri 5

21. Nining Widianingsih, S.Pd

SMA Tamansiswa Tamansiswa

22. R. Ninoy Hendriyani, S. Pt

SMA Muhammadyah Muhammadyah

23. Ida Farida, S.TP

SMA Pasundan

24. Drs. Sujihandana

SMA Mardi Yuana

25. Marakin Naibaho

SMA Advent

26. Yohanes Hersenedy, S.Pd

SMA BPK Penabur

27. Fitriah, S.Pd

SMA Pelita

28. Jujun, S.Pd

SMA Hayatantoyibah Hayatantoyibah

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke Hadirat Allah SWT, atas rahmat dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan Lembar Kerja Siswa (LKS) ini. Penyelesaian LKS ini tentunya tidak terlepas dari bantuan semua pihak. Untuk itu kami sampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Lembar kerja Siswa (LKS) ini. Kami menyadari dalam penyusunan LKS ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang membangun tetap diharapkan dari semua fihak, untuk penyempurnaan pembuatan Lembar kerja Siswa ini di masa yang akan datang. Semoga Lembar Kerja Siswa ini bermanfaat dan dapat digunakan bagi guru dan siswa untuk membantu proses pembelajaran Fisika di sekolah

Tim Penulis,

ii

DAFTAR ISI DAFTAR PENYUSUN ..................................................................................................................... i KATA PENGANTAR ...................................................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................................................. iii

BAB I Besaran, Satuan dan Pengukuran ....................................................................................... 1 A. Besaran Dan Satuan ........................................................................................................... 2 B. Dimensi ............................................................................................................................. 3 C. Pengukuran ....................................................................................................................... 3 D. Lembar Kerja Siswa ........................................................................................................... 8 E. Tugas Individual ............................................................................................................. 13

BAB II VEKTOR .......................................................................................................................... 16 A. Pendahuluan.................................................................................................................... 16 B. Notasi Vektor .................................................................................................................. 17 C. Penjumlahan Vektor ........................................................................................................ 17 D. Menguraikan Vektor ........................................................................................................ 19 E. Perkalian Vektor .............................................................................................................. 20 F. Tugas Individual .............................................................................................................. 21

BAB III GERAK LURUS ................................................................................................................ 25 A. PENGERTIAN GERAK ........................................................................................................ 25 B. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) ............................................................................ 27 C. Gerak Vertikal ................................................................................................................. 28 D. Lembar Kerja Siswa ......................................................................................................... 29 E. Tugas Kelompok .............................................................................................................. 29

iii

F. Tugas Individu ................................................................................................................. 30

BAB IV HUKUM NEWTON TENTANG GERAK DAN PENERAPANNYA ............................................. 34 A. Hukum I Newton ............................................................................................................. 35 B. Hukum II Newton ............................................................................................................ 39 C. Hukum III Newton ........................................................................................................... 46 D. Tugas Individual .............................................................................................................. 48 E. Soal-Soal Remedial .......................................................................................................... 51

BAB V GERAK MELINGKAR BERATURAN ..................................................................................... 52 A. Gerak Melingkar Beraturan .............................................................................................. 53 B. Kelajuan Linier dan Kecepatan Sudut ............................................................................... 54 C. Percepatan Sentripetal (as) ............................................................................................. 54 D. Gaya Sentripetal (Fs) ....................................................................................................... 54 E. Lembar Kerja Siswa / Tugas Kelompok ............................................................................. 56 F. Tugas Individual .............................................................................................................. 57

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................................... 60

iv

BAB 1

Besaran, Satuan dan Pengukuran KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya 2. Mengembangkan perilaku (jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli, santun, ramah lingkungan,

gotong

royong, kerjasama, cinta damai, responsif dan proaktif) dan menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan bangsa dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia 3. Memahami dan menerapkan pengetahuan faktual, konseptual, prosedural dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan

KOMPETENSI DASAR

1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya 1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur karakteristik fenomena gerak, fluida, kalor dan optik 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan 3.1 Memahami hakikat fisika dan prinsip-prinsip pengukuran (ketepatan, ketelitian, dan aturan angka penting) 4.1 Menyajikan hasil pengukuran besaran fisis dengan menggunakan peralatan dan teknik yang tepat untuk penyelidikan ilmiah

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah proses mencari informasi, menanya, berdiskusi, dan melaksanakan percobaan siswa dapat : 1. Membuat daftar (tabel) nama besaran, alat ukur, cara mengukur, dan satuan yang digunakan secara individu, termasuk yang berlaku di daerah setempat dan lingkungan sekitarnya. 2. Mengamati beberapa alat ukur panjang, massa dan waktu yang ada di sekitar(mistar milimeter, jangka sorong, mikrometer, neraca lengan, neraca pegas, dan stopwatch) dan menemukan cara bagaimana alat tersebut bekerja/digunakan 3. Mendiskusikan cara menggunakan alat ukur, cara mebaca skala, dan cara menuliskan hasil pengukuran 4. Mendiskusikan aspek ketelitian, ketepatan, dan keselamatan kerja dan alat dalam mengukur 5. Mengukur masa jenis benda secara berkelompok dengan menggunakan neraca, jangka sorong, mikrometer dan mistar 6. Mengolah data hasil pengukuran berulang (diberikan oleh guru) dalam bentuk penyajian data, membuat grafik, menginterpretasi data dan grafik, dan menghitung kesalahan, serta menyimpulkan hasil interpretasi data 7. Membuat laporan tertulis MGMP Fisika SMA Kota SUkabumi

halaman 1

A. Besaran Dan Satuan Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dalam angka. Satuan adalah skala pembanding ukuran. Besaran dibedakan menjadi dua berdasarkan jenis satuannya, yaitu : 

Besaran pokok



Besaran turunan

Besaran dibedakan menjadi dua berdasarkan ada tidaknya arah, yaitu : 

Besaran skalar



Besaran vektor

1. Besaran pokok Besaran pokok adalah besaran yang digunakan sebagai dasar untuk menetapkan besaran yang lain. Satuan besaran pokok disebut satuan pokok dan telah ditetapkan terlebih dahulu berdasarkan kesepakatan para ilmuwan. Besaran pokok bersifat bebas, artinya tidak bergantung pada besaran pokok yang lain. Tabel 1.1. Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional No

Besaran Pokok

Satuan

Lambang Satuan

1

Panjang

meter

M

2

Massa

kilogram

Kg

3

Waktu

sekon (detik)

S

4

Arus Listrik

ampere

A

5

Suhu

kelvin

K

6

Intensitas Cahaya

kandela

Cd

7

Jumlah Zat

mole

Mol

Tabel 1.2. Dua Besaran Tambahan dalam Sistem Internasional No

Besaran Tambahan

Satuan

Lambang Satuan

1

Sudut Bidang datar

radian

Rad

2

Sudut ruang

steradian

Sr

2. Besaran turunan Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok. Tabel 1.3. Beberapa Besaran Turunan dan Satuannya No

Besaran turunan

Lambang Besaran Turunan

Satuan

1

Luas

A

m

2

Kecepatan

v

ms-1

3

Percepatan

a

ms-2

4

Gaya

F

kg ms

2

-2

MGMP Fisika SMA Kota SUkabumi

halaman 2

B. Dimensi Dimensi adalah cara besaran tersebut tersusun atas besaran-besaran pokoknya. Pada sistem Satuan Internasional (SI), ada tujuh besaran pokok yang berdimensi, dan dua besaran pokok tambahan yang tidak berdimensi. Tabel 1.4. Dimensi Besaran Pokok No

Besaran Pokok

Satuan

Lambang Satuan

Dimensi

1

Panjang

Meter

M

[L]

2

Massa

Kilogram

Kg

[M]

3

Waktu

Sekon

S

[T]

4

Kuat arus listrik

Ampere

A

[I]

5

Suhu

Kelvin

K

[]

6

Intensitas cahaya

Kandela

cd

[J]

7

Jumlah zat

Mole

Mol

[N]

8

Sudut bidang datar

Radian

Rad

9

Sudut ruang

Steradian

Sr

C. Pengukuran

Pengukuran adalah proses membandingkan suatu besaran dengan besaran lain yang telah ditetapkan sebagai standar pengukuran. Alat bantu yang digunakan dalam proses pengukuran disebut alat ukur. 1. Alat Ukur a. Mistar / Penggaris Pada umumnya, mistar sebagai alat ukur panjang memiliki dua skala ukuran, yaitu skala utama dan skala terkecil. Satuan untuk skala utama adalah sentimeter (cm) dan satuan untuk skala terkecil adalah milimeter (mm). Skala terkecil pada mistar memiliki nilai 1 milimeter

b. Jangka Sorong Jangka sorong terdiri atas dua bagian, yaitu rahang tetap dan rahang g eser. Skala panjang yang terdapat pada rahang tetap merupakan skala utama, sedangkan skala pendek yang terdapat pada rahang geser merupakan skala nonius atau vernier. Nama vernier diambilkan dari nama penemu jangka sorong, yaitu Pierre Vernier, seorang ahli teknik berkebangsaan Prancis.


halaman 3

Skala utama pada jangka sorong memiliki skala dalam cm dan mm. Sedangkan skala nonius pada jangka sorong memiliki panjang 9 mm dan di bagi dalam 10 skala, sehingga beda satu skala nonius dengan satu skala pada skala utama adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jadi, skala terkecil pada jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong tepat digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, kedalaman tabung, dan panjang benda c.

Mikrometer Sekrup Mikrometer sekrup sering digunakan untuk mengukur tebal benda benda tipis dan mengukur diameter benda-benda bulat yang kecil seperti tebal kertas dan diameter kawat. Mikrometer sekrup terdiri atas dua bagian, yaitu poros tetap dan poros ulir. Skala panjang yang terdapat pada poros tetap merupakan skala utama,sedangkan skala panjang yang terdapat pada poros ulir merupakan skala nonius.

Skala utama mikrometer sekrup mempunyai skala dalam mm, sedangkan skala noniusnya terbagi dalam 50 bagian. Satu bagian pada skala nonius mempunyai nilai 1/50 × 0,5 mm atau 0,01 mm. d. Neraca Alat untuk mengukur massa disebut neraca. Ada beberapa jenis neraca, antara lain, neraca ohauss, neraca lengan, neraca langkan, neraca pasar, neraca tekan, neraca badan, dan neraca elektronik. Setiap neraca memiliki spesifikasi penggunaan yang berbeda-beda. Jenis neraca yang umum ada di sekolah Anda adalah neraca tiga lengan dan empat lengan


halaman 4

e. Stopwatch Alat yang digunakan untuk mengukur waktu biasanya adalah jam atau arloji. Untuk megukur selang waktu yang pendek digunakan stopwatch. Stopwatch memiliki tingkat ketelitian sampai 0,01 detik. i.

Ketidakpastian Pengukuran Saat melakukan pengukuran mengunakan alat, tidaklah mungkin Anda mendapatkan nilai yang pasti benar, melainkan selalu terdapat ketidakpastian. Secara umum penyebab ketidakpastian hasil pengukuran ada tiga, yaitu : a. kesalahan umum Kesalahan umum adalah kesalahan yang disebabkan keterbatasan pada pengamat saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena kesalahan membaca skala kecil, dan kekurangterampilan dalam menyusun dan memakai alat, terutama untuk alat yang melibatkan banyak komponen. b. kesalahan sistematik Kesalahan sistematik merupakan kesalahan yang disebabkan oleh alat yang digunakan dan atau lingkungan di sekitar alat yang memengaruhi kinerja alat. Misalnya, kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan komponen alat atau kerusakan alat, kesalahan paralaks, perubahan suhu, dan kelembaban. c.

kesalahan acak Kesalahan acak adalah kesalahaan yang terjadi karena adanya fluktuasi-fluktuasi halus yang ada saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena adanya gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, landasan bergetar, bising, dan radiasi.

Ketidakpastian dalam pengukuran : a. Ketidakpastian dalam pengukuran tunggal Pengukuran tunggal merupakan pengukuran yang hanya dilakukan sekali saja. Pada pengukuran tunggal, nilai yang dijadikan pengganti nilai benar adalah hasil pengukuran itu sendiri. Sedangkan ketidakpastiannya diperoleh dari setengah nilai skala terkecil instrumen yang digunakan. Contoh : Pada pengukuran tunggal panjang sebuah benda didapat sebesar x sehingga dalam penulisan



hasil pengamatan panjang (l) = x ± NSK (NSK = Nilai Skala terkecil) b. Ketidakpastian dalam pengukuran berulang Pengukuran berulang adalah pengukuran yang dilakukan tidak hanya sekali, melainkan berulang-ulang supaya mendapatkan ketelitian yang maksimal dan akurat. Hasil pengukuran panjang suatu benda dapat berbeda-beda jika dilakukan berulang-ulang. Laporan hasil pengukurannya berupa rata-rata nilai hasil pengukuran dengan ketidakpastian yang sama dengan simpangan bakunya.

Penulisan hasil pengukuran =

̅  ∑       ̅ ∑( )      () ̅ 


halaman 5

c.

Ketidakpastian Gabungan Rumus Ketidakpastian Gabungan

ii. Notasi Ilmiah Seringkali hasil pengukuran dan perhitungan berupa deretan bilangan yang cukup panjang sehingga menyulitakan penulisan bilangan tersebut. Untuk mempermudah penulisan digunakan bilangan sepuluh berpangkat. Bentuk penulisan ini dinamakan notasi ilmiah. Dalam notasi ilmiah angka hasil pengukuran (perhitungan) dinyatakan dalam bentuk a x 10n, dengan 1
iii. Angka Penting Angka pentingadalah angka yang didapat dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti dan angka taksiran. Nilai setiap hasil pengukuran merupakan angka penting.


halaman 6

Aturan-aturan angka penting a. Semua angka bukan nol adalah angka penting b. Angka nol yang terletak di antara angka bukan nol adalah angka penting c.

Angka nol di sebelah kiri angka bukan nol bukan angka penting

d. Angka nol di sebelah kanan angka bukan nol bukan angka penting kecuali diberi tanda Operasi angka penting a. Penjumlahan dan pengurangan Operasi penjumlahan dan pengurangan angka penting memiliki cara yang sama dengan operasi aljabar biasa. Hasilnya saja yang harus memenuhi aturan angka penting diantaranya hanya memiliki satu angka taksiran. b. Perkalian dan pembagian Pada operasi perkalian atau pembagian, jumlah penulisan angka penting disesuaikan dengan jumlah deretan angka penting yang paling sedikit.


halaman 7

D. LEMBAR KERJA SISWA

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Judul : Besaran, Satuan dan Dimensi Mata Pelajaran : Fisika Kelas :X Peminatan : MIA Semester :1 Waktu : 2 x 45 menit Jenjang : SMA Kompetensi dasar : 3.1 Memahami hakikat fisika dan prinsip-prinsip pengukuran (ketepatan, ketelitian, dan aturan angka penting) 4.2 Menyajikan hasil pengukuran besaran fisis dengan menggunakan peralatan dan teknik yang tepat untuk penyelidikan ilmiah

9. Materi Pembelajaran Besaran, Satuan dan Dimensi 10. Kompetensi yang akan dicapai 1. Siswa dapat membedakan besaran dan satuan 2. Siswa dapat membedakan besaran pokok dan besaran turunan 3. Siswa dapat menentukan dimensi dari suatu besaran fisika 11. Indikator a. Siswa terlibat aktif dalam proses pembelajaran b. Bekerja sama dalam kerja kelompok c. Toleran terhadap proses pemecahan masalah 12. Langkah Kerja a. Besaran adalah …………………………………………………………………………………………………………………. b. Satuan adalah ………………………………………………………………………………………………………………….. Data besaran-besaran Fisika yang sudah anda kenal dalam kehidupan sehari-hari. Tuliskan besaran dan satuannya ke dalam tabel berikut No.

Besaran Fisika

Satuan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


halaman 8

Besaran dalam fisika dikelompokkan menjadi dua, yakni besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah ……………………………………………………………………………………………………………….. Dalam sistem Internasional dikenal ada tujuh besaran pokok, tulislah ketujuh besaran tersebut beserta satuan dan dimensinya dalam tabel berikut No

Besaran Pokok

Satuan

Dimensi

1 2 3 4 5 6 7 Besaran turunan adalah …………………………………………………………………………………………………………….. Isilah tabel berikut dengan besaran turunan beserta satuan dan dimensinya No

Besaran Turunan

Satuan

Dimensi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


halaman 9

LEMBAR KERJA SISWA

1. Judul

: PENGUKURAN

2. Mata Pelajaran

: Fisika

3. Kelas

:X

4. Peminatan

: MIA

5. Semester

:1

6. Waktu

: 2 x 45 menit

7. Jenjang

: SMA

8. Kompetensi dasar : 3.1 Memahami hakikat fisika dan prinsip-prinsip pengukuran (ketepatan, ketelitian, dan aturan angka penting) 3.2 Menerapkan prinsip penjumlahan vektor (dengan pendekatan geometri) 4.3 Menyajikan hasil pengukuran besaran fisis dengan menggunakan peralatan dan teknik yang tepat untuk penyelidikan ilmiah 9. Materi Pembelajaran Besaran dan Satuan 10. Indikator a. Siswa terlibat aktif dalam proses pembelajaran b. Bekerja sama dalam kerja kelompok c.

Toleran terhadap proses pemecahan masalah

11. Tujuan Mengetahui panjang, luas dan volume dari benda dengan penulisan yang benar sesuai ketentuan angka penting dengan menggunakan alat ukur yang berbeda dan menentukan massa jenis 12. ALAT DAN BAHAN 

Penggaris



Jangka sorong



Mikrometer skrup



Balok



Tabung



karton

13. CARA KERJA a. Mengukur panjang benda dari tiap-tiap alat ukur b. Mencatat hasil pengukuran c.

Membandingkan hasil pengukuran dengan hasil perhitungan dari data ya ng dihasilkan


halaman 10

14. HASIL PENGAMATAN 1.

Balok

Alat ukur

Panjang Balok

Lebar balok

Tinggi balok

Luas balok = A

Volume balok = V

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Diameter

Jari-jari

Tinggi

Luas Tabung =

Volume

A

Tabung = V

Mistar Jangka Sorong Mikrometer Skrop

2.

Tabung

Alat ukur (1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Panjang Karton

Lebar Karton

Tebal Karton

Luas KArton =

Volume

A

Karton = V

(5)

(6)

Mistar Jangka Sorong Mikrometer Skrup 3.

Karton

Alat ukur (1)

(2)

(3)

(4)

Mistar Jangka Sorong Mikrometer Skrup 15. ANALISA DATA 1. BALOK Alat ukur

Luas balok

Volume

∆ A

∆V

Kes relative A

Kes relative V

(7)

(8)

(9)

(10)

balok (1)

(5)

(6)

Mistar Jangka Sorong Mikrometer Skrup


halaman 11

2. TABUNG Alat ukur

Luas tabung

Volume

∆ A

∆V

Kes relative A

Kes relative V

tabung (1)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

Luas karton

Volume

∆ A

∆V

Kes relative A

Kes relative V

(7)

(8)

(9)

(10)

Mistar Jangka Sorong Mikrometer Skrop 3. KARTON Alat ukur

karton (1)

(5)

(6)

Mistar Jangka Sorong Mikrometer Skrop

16. KESIMPULAN


halaman 12

E. Tugas Individual Pilihan ganda 1. Berikut ini merupakan besaran pokok, kecuali... A. Panjang B. Massa C. Kecepatan D. Suhu E. Kuat Arus 2. Pasanganbesaran berikut ini semuanya besaran turunan, kecuali... A. Daya, gaya B. Usaha, massa jenis C. Luas, volume D. Kuat Arus, suhu E. Momemtum, Impuls 3. Kecepatan merupakan besaran turunan yang diturunkan dari besaran pokok... A. Panjang dan waktu B. Massa dan suhu C. Massa dan waktu D. Massa dan panjang E. Waktu dan suhu -9

4. Panjang 5 x 10 meter sama dengan.... A. terameter B. gigameter C. hektometer D. nanometer E. pikometer 5. Suatu pembangkit listrik menghasilkan daya 44 MW, apabila daya tersebut dituliskan dalam Notasi Ilmiah menjadi.... W 6 A. 4,4 x 10 7 B. 4,4 x 10 5 C. 44 x 10 6 D. 44 x 10 7 E. 44 x 10 6. Tebal selembar kertas adalah 0,01 mm. Tebal kertas tersebut sama dengan...... m -2 A. 1 x 10 B. 1 x 10-3 C. 1 x 10-4 D. 1 x 10-5

E. 1 x 10-6 7. Hasil pengukuran dengan mistar seperti terlihat pada gambar menunjukkan angka....

A. B. C. D. E.

3,7 mm 3,7 cm 3,6 cm 3,5 cm 3,4 cm

8. Untuk mengukur diameter dalam sebuah gelas dengan jangka sorong seperti pada gambar! Diameter dalam gelas adalah…

A. 0,80 cm B. 0,83 cm C. 1,67 cm D. 2,20 cm E. 2,27 cm 9. Sebuah mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur garis tengah bola yang kecil dengan hasil seperti gambar berikut. Hasil pengukurannya adalah ....

A. B. C. D. E.

2,20 mm 2,52 mm 3,70 mm 4,20 mm 4,70 mm


halaman 13

10. Pada suatu pengukuran diperoleh hasil sebagai berikut! (1) 0,0023 m (2) 24,5 gr (3) 1,0 . 10 4 kg (4) 0,0240 A Yang memiliki tiga angka penting adalah .... A. (1) dan (3) B. (2) dan (4) C. (1), (2), dan (3) D. (2), (3), dan (4) E. (1), (2), (3), dan (4)

15. Dimensi massa jenis adalah .... A. [ ML-2] -3 B. [ ML ] -1 C. [ MLT ] D. [ MLT-2] E. [ MLT-1] 16. Pada pengukuran panjang dengan jangka sorong, kedudukan skala tetap dan nonius seperti pada gambar. Hasil pengukuran tersebut adalah ...

2 -2

11. [ML T ] merupakan lambang dimensi dari besaran .... A. gaya berat B. tekanan C. usaha D. percepatan E. daya

A. B. C. D. E.

2,26 cm 3,20 cm 2,33 cm 2,34 cm 2,35 cm

12. Hasil pengukuran panjang dan lebar suatu halaman adalah 12,61 m dan 5,2 m. Menurut aturan angka penting, luas halaman tersebut adalah … A. 66 m2 B. 65,572 m 2 2 C. 65, 57 m 2 D. 65, 5 m E. 65 m2

17. Sebuah kubus memiliki panjang rusuk 10 cm. Dengan menggunakan aturan angka penting dan notasi ilmiah, volume kubus tersebut adalah .... 3 A. 1,000 cm B. 1 × 10 cm 3 3 3 C. 1,0 × 10 cm 3 3 D. 1,00 × 10 cm 3 3 E. 1,000 × 10 cm

13. Suatu pipa berbentuk silinder berongga dengan diameter dalam 1,8 mm dan diameter luar 2,2 mm. Alat yang tepat untuk mengukur diameter dalam pipa tersebut adalah.... A. Mistar B. tachometer C. mikrometer D. spirometer E. jangka sorong

18. Massa jenis air dalam sistem CGS (cm - gram sekon) adalah 1 g/cm3. Jika massa jenis ini dikonversikan ke sistem internasional (SI) maka nilainya adalah .... -3 3 A. 10 kg/mm B. 10-1kg/mm3 C. 1 kg/m3 D. 10 kg/m3 E. 103 kg/m3

14. Suatu mobil bergerak dengan kecepatan 54 km/jam. Jika dinyatakan dalam satuan SI, maka kecepatan mobil tersebut adalah .... A. 0,67 m/s B. 1,5 m/s C. 15 m/s D. 67 m/s E. 150 m/s

19. Besaran-besaran berikut ini yang tidak termasuk besaran turunan adalah .... A. massa jenis B. momentum C. jumlah zat D. tekanan E. usaha


halaman 14

20. Skala terkecil dari alat-alat ukur panjang seperti mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup adalah .... A. 1 mm; 0,1 mm; 0,01 mm

B. C. D. E.

0,5 mm; 0,1 mm; 0,01 mm 0,1 mm; 0,01 mm; 0,001 mm 0,5 mm; 0,05 mm; 0,005 mm 0,5 mm; 0,01 mm; 0,001mm

Uraian 21. Sebut dan jelaskan dengan bahasa Anda sendiri perbedaan antara besaran pokok dan b esaran turunan! 22. Mengapa saat Anda melakukan pengukuran suatu besaran fisis harus di laporkan sedekat mungkin ke skala penuh? Jelaskan dengan bahasa Anda sendiri! 23. Tentukanlah banyaknya angka penting dari hasil pengukuran berikut. a. 0,56 kg b. 25,060 cm c. 2000 N d. 1,3672 A 24. Panjang, lebar dan tinggi suatu balok dari hasil pengukuran adalah 5,70 cm dan 2,45 cm dan 1,62 cm. Volume balok dari hasil pengukuran tersebut adalah ...... 25. Selesaikan operasi matematik a di bawah ini dengan menggunakan aturan angka penting! a. 15,12 + 1,2 b. 105 + 4,501 c. 24,15 – 5,2 d. 125 – 4,28 e. 1,26 x 4,3 f. 12,55 x 1,43 g. 14,27: 3,90 h. 1,25: 0,015


halaman 15

BAB II

VEKTOR KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya 2. Mengembangkan perilaku (jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli, santun, ramah lingkungan,

gotong

royong, kerjasama, cinta damai, responsif dan proaktif) dan menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan bangsa dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia 3. Memahami dan menerapkan pengetahuan faktual, konseptual, prosedural dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan

dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan

KOMPETENSI DASAR

3.2. Menerapkan prinsip penjumlahan vektor (dengan pendekatan geometri) 4.2. Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menentukan resultan vektor

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah proses mencari informasi, menanya, berdiskusi, dan melaksanakan percobaan siswa dapat : 1. Menggambar vektor, resultan vektor, komponen vektor serta menghitung besar dan arah resultan vektor dalam sebuah pengamatan bersama 2. Menjelaskan cara menghitung besar dan arah dua buah vektor 3. Melakukan percobaan untuk menentukan resultan dua vektor sebidang 4. Menerapkan operasi vektor dalam pemecahan masalah secara individu 5. Mempresentasikan contoh penerapan vektor dalam kehidupan sehari-hari

A. PENDAHULUAN Ketika seseorang bertanya di mana letak sekolah Anda dari tempat Anda berada s aat itu, apa jawaban Anda? Cukupkah dengan menjawab, "Sekolah saya berjarak 10 km dari sini ?". Tentu saja jawaban Anda belum lengkap. Tempat yang berjarak 10 km dari posisi Anda sangatlah banyak, bisa ke arah timur, barat, selatan, atau utara. Oleh karena itu wajar jika orang tadi melanjutkan pertanyaannya sebagai berikut "ke arah mana?". Jawaban yang dapat menyatakan letak atau posisi sekolah Anda secara tepat adalah "Sekolah saya berjarak 10 km dari Cibadak ke timur". Pernyataan ini memperlihatkan bahwa untuk menunjukkan posisi suatu tempat secara tepat, memerlukan data jarak (nilai besaran) dan arah. Besaran yang memiliki nilai dan arah disebut besaran vektor.


halaman 16

B. Notasi Vektor Perhatikan gambar vektor di bawah ini

Gambar 1.1 gambar dan notasi vektor Notasi sebuah vektor dapat dinyatakan dalam dua cara, yaitu : a.

Contoh : b.

⃗   

Vektor disimbolkan dengan dua huruf besar atau satu huruf yang di atasnya diberi tanda anak panah. vektor perpindahan dari A ke B dapat ditulis sebagai

, , atau

Vektor disimbolkan dengan dua huruf besar atau satu huruf yang di tebalkan. Contoh : vektor perpindahan dari A ke B dapat ditulis AB, a, atau A.

Jika kalian menggunakan dua huruf, maka huruf pertama (A) merupakan titik asal vektor atau disebut juga pangkal vektor . Sementara huruf belakang (B) merupakan arah vektor atau titik terminal atau ujung vektor.

Arah sebuah vektor dapat juga dinyatakan oleh sudut tertentu terhadap arah acuan tertentu. Umumnya, sudut yang menyatakan arah sebuah vektor dinyatakan terhadap sumbu- x positif. Gambar 1.2 memperlihatkan tiga buah vektor A, B, dan C dengan arah masing-masing membentuk sudut 45°, 90°, dan 225° terhadap sumbu- x positif.

Gambar 1.2 Arah vektor dinyatakan oleh sudut yang dibentuknya terhadap sumbu- positif C. Penjumlahan Vektor Beberapa vektor dapat dijumlahkan menjadi sebuah vektor yang disebut resultan vektor. Resultan vektor dapat diperoleh dengan beberapa metode, yaitu metode segitiga, metode jajar genjang, poli gon, dan analitis. i.

Metode Segitiga

Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut. 1)

Lukislah vektor pertama sesuai dengan nilai dan arahnya, misalnya A!

2)

Lukislah vektor kedua, misalnya B, sesuai nilai dan arahnya dengan titik tangkapnya berimpit

pada ujung vektor pertama! 3)

Hubungkan titik tangkap vektor pertama (A) dengan ujung vektor kedua (B)! Untuk lebih

jelasnya perhatikan gambar berikut!


halaman 17

Gambar 2.1. Resultan vektor dengan metode segitiga ii. Metode Jajar Genjang Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut. 1)

Lukis vektor pertama dan vektor kedua dengan titik pangkal berimpit (Gambar a)!

2)

Lukis sebuah jajargenjang dengan kedua vektor tersebut sebagai sisi-sisinya (Gambar b)!

3)

Resultan kedua vektor adalah diagonal jajargenjang yang titik pangkalnya sama dengan titik

pangkal kedua vektor. Perhatikan (Gambar c)!

Gambar 2.2 Resultan vektor dengan metode jajar genjang iii. Metode Poligon Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut. 1)

Lukis vektor pertama (Gambar a)!

2)

Lukis vektor kedua, dengan pangkalnya berimpit di ujung vektor pertama (Gambar b)!

3)

Lukis vektor ketiga, dengan pangkalnya berimpit di ujung vektor kedua dan seterusnya hingga

semua vektor yang akan dicari resultannya telah dilukis (Gambar c)! 4)

Vektor resultan atau vektor hasil penjumlahannya diperoleh dengan menghubungkan pangkal

vektor pertama dengan ujung dari vektor yang terakhir dilukis ( Gambar d)!

Gambar 2.3 Resultan vektor dengan metode poligon iv. Metode Analitis Metode yang paling baik (tepat) untuk menentukan resultan beberapa vektor dan arahnya adalah metode analitis. Metode ini, mencari resultan dengan cara perhitungan bukan pengukuran, yaitu menggunakan rumus kosinus dan mencari arah vektor resultan dengan menggunakan rumus sinus. 

Menentukan Resultan Vektor Menggunakan Rumus Cosinus

Untuk menentukan vektor resultan secara matematis dapat Anda gunakan rumus kosinus, yaitu sebagai berikut. Penjumlahan Vektor

      


halaman 18

Pengurangan Vektor

    () ()



Keterangan: R = resultan vektor a = vektor pertama b = vektor kedua kedua vektor  = sudut apit antara kedua Menentukan Arah Resultan Vektor Menggunakan Rumus Sinus Untuk menentukan arah dari vektor resultan terhadap salah satu vektor komponennya da pat digunakan persamaan sinus.

Diketahui dua buah vektor, F1 dan F2 membentuk sudut  . Sudut antara vektor resultan (R) dengan vektor F1 adalah β , sedangkan sedangka n sudut antara resultan (R) dan vektor F2 adalah  - β . Secara matematis persamaan ini dapat ditulis sebagai berikut.

D. Menguraikan Vektor y  Menentukan Komponen Sebuah Vektor yang Besar dan Arahnya diketahui Vektor komponen adalah dua buah vektor atau lebih l ebih yang menyusun sebuah vektor. Setiap vektor dapat diuraikan menjadi dua buah vektor yang saling tegak lurus. l urus. Perhatikan F F y gambar berikut :  Fx = F cos  x F x Fy = F sin   Menentukan Besar dan Arah Sebuah Vektor Jika Kedua Vektor Komponennya diketahui Misalkan, jika komponen-komponen vektor F adalah Fx dan Fy, maka besar vektor F dapat ditentukan dengan menggunakan dalil Phytagoras pada segitiga siku -siku. Arah vektor tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan perbandingan trigonometri tangen. Besar vektor F adalah sebagai b erikut.


halaman 19

Arah vektor F adalah sebagai berikut.

E. Perkalian Vektor i. Perkalian titik (dot product)

 ⃗

 ⃗

 ⃗

Perkalian titik antara dua vektor dan ditulis . ( dibaca dot ) adalah perkalian dua vektor yang menghasilkan besaran skalar , sehingga di sebut perkalian skalar.

 ⃗⃗ |⃗| ⃗   . =

.

. = . . cos α = a.b cos α hasilnya scalar

ii.

Perkalian silang (cross product)

 ⃗

 ⃗

 ⃗

Perkalian silang antara dua vektor dan yang ditulis x (di baca cross ) adalah perkalian dua vektor yang menghasilkan sebuah vektor, vektor, sehingga disebut perkalian vektor. vektor.

 ⃗⃗

|⃗| ⃗  

x = - x . =

iii.

. .

sin α

= a.b sin α

 ⃗

hasilnya vektor. Arah vektor yang dihasilkan di hasilkan tegak lurus vektor dan

Vektor Satuan Untuk memudahkan perhitungan, vektor yang terletak di dalam ruang dapat diuraikan menjadi komponen-komponennya pada sumbu x, y dan z, ditetapkan vektor satuan pada sumbu x di beri lambang , , pada sumbu y di beri lambang , pada sumbu z diberi lambang . Vektor = memiliki komponen pada sumbu x, y dan z, yaitu , maka Vektor ditulis :

 ̂   ̂    ̂    |̂|  | ̂|     ||     

       

̂

= Besar ketiga vektor satuan : 1 Besar Vektor



=

Operasi vektor satuan

1. Penjumlahan Contoh : (8 )+(4

̂  ̂̂ ̂    ̂  ̂    ̂̂  ̂̂  ̂  ̂   

 ̂

)=(8+4)

̂   

+ ( 2 + 2) + + ( 1 + 5) =

( 12 ) 2. Pengurangan (4 )-(2 ) = ( 4-2 ) + + (-2 + 5) + (3 + 2) = (2 ) 3. Perkalian vektor satuan a. Perkalian scalar antara 2 vektor sejenis = 1 b. Perkalian scalar antara 2 vektor tidak sejenis = = = = 0 c. Perkalian vektor antara 2 vektor sejenis = 0 d. Perkalian vektor antara 2 vektor tidak sejenis = = = = = = = -

̂ ̂  ̂ ̂     ̂ ̂      ̂ ̂  ̂  ̂  ̂      ̂̂ ̂ ̂ ̂  ̂̂ ̂    ̂ ̂ ̂   ̂ = =

=-


halaman 20

1. Tugas Individual

A. Pilihan Ganda 1. Kelompok besaran berikut yang termasuk

E. B dengan resultan gaya 45 N

besaran vektor adalah …. A. gaya, momentum, dan waktu

5. Dua buah vektor gaya F1 = 20 N dan F2 = 80 N

B. perpindahan, gaya, dan percepatan

bertitik tangkap sama dan saling membentuk

C. gaya, tekanan, dan volume

sudut α yang berubah-ubah, maka resultan

D. perpindahan , massa, dan usaha

dari kedua gaya tersebut tidak mungkin

E. jarak, momentum, dan percepatan

bernilai … . A. 60 N

2. Gambar di bawah ini merupakan penjumlahan

vektor secara segitiga

B. 70 N C. 90 N D. 100 N E. 120 N 6. Dua buah gaya (setitik tangkap) saling tegak

Gambar yang resultan vektornya sama dengan

lurus, besarnya masing-masing 8 N dan 6 N.

nol adalah …

Besar resultan kedua gaya tersebut adalah …

A. (1)

A. 10 N

B. (2)

B. 12 N

C. (3)

C. 14 N

D. (4)

D. 16 N E. 24 N 7. Dua buah vektor gaya F1 dan F2 masing-masing

E. (5) 3. Seorang anak berjalan lurus 10 meter ke barat,

besarnya 15 N dan 9 N, bertitik tangkap sama

kemudian belok ke selatan sejauh 12 meter,

dan saling mengapit sudut 60°, nilai resultan

dan belok lagi ke timur sejauh 15 meter.

dari kedua vektor tersebut ...

Perpindahan yang dilakukan anak tersebut dari

A. 9 N

posisi awal ….

B. 15 N

A. 37 meter arah barat daya

C. 20 N

B. 17 meter arah selatan

D. 21 N

C. 14 meter arah tenggara

E. 24 N

D. 13 meter arah timur 8. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 50

E. 12 meter arah tenggara

km/jam membentuk sudut 30° terhadap sumbu 4. Pada perlombaan tarik tambang, kelompok A

x positif. Besar komponen vektor kecepatan

menarik ke arah timur dengan gaya 700 N.

tersebut pada sumbu x dan sumbu y berturut-

Kelompok B menarik ke barat dengan gaya 665

turut adalah . . . .

N. Kelompok yang memenangi perlombaan

A. 25 km/jam dan 25√2 km/jam

adalah kelompok...

B. 25 km/jam dan 25√3 km/jam

A. A dengan resultan gaya 25 N

C. 25√3 km/jam dan 25√2 km/jam

B. A dengan resultan gaya 35 N

D. 25√3 km/jam dan 25√3 km/jam

C. B dengan resultan gaya 25 N

E. 25√3 km/jam dan 25 km/jam

D. B dengan resultan gaya 35 N MGMP Fisika SMA Kota SUkabumi

halaman 21

9. Vektor F1 = 8 N dan F2 = 3

√ 

N diletakkan

pada diagram cartesius seperti pada gambar : Resultan

√ √  √ √  √ 

A. 2

E.

13. Seorang anak berjalan lurus 6 meter ke utara ,

kemudian belok ke timur sejauh 8 meter, dan belok

N

ke

selatan

sejauh

12

meter.

posisi awal …

N

N

lagi

Perpindahan yang dilakukan anak tersebut dari

N

D. 3

E. 60 satuan

= F 1 + F 2 adalah ….

N

B. 2 C. 3

||

D. 30 satuan

A. 18 meter arah barat daya UN 2010/2011

B. 14 meter arah selatan C. 13 meter arah tenggara

10. Sebuah balok ditarik tiga gaya seperti pada

gambar. Resultan gaya yang bekerja pada

D. 12 meter arah timur E. 10 meter arah tenggara

balok sebesar .... A. 2 N

14. Sebuah benda bergerak ke timur sejauh 40 m

B. 6 N

lalu ke timur laut dengan sudut 37 terhadap

C. 10 N

horizontal sejauh 100 m, lalu ke utara 100 m.

D. 14 N

Besar

E. 22 N

adalah …. ( sin 37o = 0,6 )

o

perpindahan

yang

dilakukan

benda

A. 180 m 11. Dari kelima diagram vektor berikut ini:

B. 200 m C. 220 m D. 240 m E. 300 m

UN 2013/2014

15. Jika sebuah vektor dari 12 N diuraikan menjadi

dua buah vektor yang saling tegak lurus dan sebuah diantaranya membentuk sudut 30 0 dengan vektor itu, maka besar masing-masing vektor adalah … yang menggambarkan D = A + B + C adalah … A. (1)

A. 6 N dan 6√3 N B. 6 N dan 2√2 N C. 6 N dan 3√2 N

B. (2)

D. 3 N dan 3√2 N

C. (3)

E. 3 N dan 3√3 N

D. (4) E. (5)

16. Dua buah vektor memiliki pangkal berimpit,

dan masing-masing besarnya 3 N dan 4 N. Jika 12. Dua buah vektor masing-masing besarnya 5

sudut apit antara kedua vektor tersebut 60°,

satuan dan 12 satuan dan satu sama lain

maka vektor resultannya adalah ….

berlawanan arah. Selisih kedua vektor tersebut

A. √34 N

adalah ....

B. √35 N

A. 7 satuan

C. √37 N

B. 12 satuan

D. √38 N

C. 17 satuan

E. √39 N MGMP Fisika SMA Kota SUkabumi

halaman 22

17. Resultan ketiga gaya pada gambar di bawah

adalah …

19. Resultan

vektor

| |

= F 1 + F 2 dinyatakan dengan satuan

adalah

….

A. 125 N B. 100 N C. 75 N D. 50 N E. 25 N 18. Sebuah perahu menyeberangi sungai yang

̂  ̂ ̂ ̂ ̂

√ √  ̂ ̂ ̂  ̂ ̂

A. 7 + 10

lebarnya 180 meter dan kecepatan arus airnya

B. 3 + 7

4 m/s. Bila perahu diarahkan menyilang tegak

C. 3 + 7 N

lurus sungai dengan kecepatan 3 m/s, maka

D. 7 + 10 N

setelah sampai di seberang perahu telah

E. 3 + 10 N

menempuh lintasan sejauh …. meter

N

N

A. 100

20. Dua buah vektor yang besaranya F1 dan F2

B. 240

memiliki titik tangkap sama. Jika F1 = F2 = R

C. 300

(dengan R resultan kedua vektor tersebut),

D. 320

maka besarnya sudut apit antara dua vektor

E. 360

tersebut adalah …. A. 30° B. 45° C. 60° D. 90° E. 120°

B.

Soal Uraian

1. Perhatikan gambar vektor berikut.

Dari gambar di atas, gambarkan dengan metode jajargenjang dan poligon operasi vektor di bawah ini.

2. Sebuah mobil bergerak 20 km ke utara, 40 km ke timur, kemudian 25 km kembali ke barat. Tentukanlah

resultan perpindahannya. 3. Sebuah perahu hendak menyeberangi sungai. Kecepatan perahu 10 m/s dan diarahkan 60° terhadap arus

sungai yang kecepatannya 6 m/s. Hitunglah: a. kecepatan resultan perahu, dan b. jarak yang ditempuh jika perahu tersebut ti ba di seberang dalam waktu 50 sekon. MGMP Fisika SMA Kota SUkabumi

halaman 23

4. Tentukan besar dan arah vektor gaya F, jika diketahui vektor komponennya sebesar 8 N dan 6 N! 5. Tiga buah vektor kecepatan bekerja dari satu titik seperti pada gambar di bawah. Tentukan resultan

kecepatan tersebut!

C.

Remedial

1. Seorang anak berjalan lurus 10 meter ke barat, kemudian belok ke selatan sejauh 12 meter, dan belok lagi

ke timur sejauh 15 meter. Tentukan perpindahan yang dilakukan an ak tersebut dari posisi awal. 2. Dua buah vektor gaya memiliki besar yang sama, yaitu 10 N. Perbandingan antara resultan dan selisih

kedua vektor adalah √3 . Tentukan besar sudut apit kedua vektor gaya tersebut. 3. Sebuah perahu akan menyeberangi sungai yang airnya mengalir ke utara dengan kecepatan arus 2,4 m/s.

Kemudian perahu yang mampu bergerak dengan kecepatan 3,2 m/s dijalankan dengan arah tepat tegak lurus arus menuju seberang sungai. Tentukan besar dan arah kecepatan resultan perahu tersebut! 4. Perhatikan gambar berikut.

Tentukanlah resultan ketiga vektor gaya pada gambar tersebut. 5. Perhatikan gambar berikut.

Tentukan besar F1 dan F2 dari ketiga vektor gaya yang menyebabkan keseimbangan.


halaman 24

BAB III

GERAK LURUS KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. 3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan

KOMPETENSI DASAR

3.3. Menganalisis besaran-besaran fisis pada gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak l urus dengan percepatan konstan 3.4. Menganalisis hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda pada ger ak lurus 4.3. Menyajikan data dan grafik hasil percobaan untuk menyelidiki sifat gerak benda yang bergerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan 4.4. Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki hubungan gaya, massa, dan percepatan dalam gerak lurus

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah proses mencari informasi, menanya, berdiskusi, dan melaksanakan percobaan siswa dapat : 1. menjelaskaan karakteristik benda yang bergerak lurus beraturan dan bergerak lurus berubah beraturan 2. menafsirkan garafik v-t dan grafik s-t; 3. membedakan glb dan glbb; 4. menganalisis jenis gerak dari grafik; 5. menerapkan rumus glb dan glbb untuk menjawab soal. A. PENGERTIAN GERAK

a. Gerak Gerak merupakan perubahan posisi benda secara kontinu. Suatu benda dikatakan bergerak terhadap benda lain, jika posisi benda itu berubah terhadap benda lain. b. Jarak dan perpindahan 

Jarak adalah panjang lintasan sebenarnya yang ditempuh oleh suatu benda d alam waktu tertentu



Perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuan



Jarak termasuk besaran skalar, sedangkan perpindahan termasuk besaran vektor


halaman 25

Contoh : Iwan berjalan lurus 40 m ke arah barat,kemudian membelok ke utara sejauh 30 m seperti yang dilukiskan pada gambar berikut.



Jarak yang ditempuh Iwan adalah AB+BC = 40 m+30 m= 70 m



Perpindahan Iwan besarnya adalah

√  √  

=

= 50 m c.

Kelajuan dan kecepatan Kelajuan merupakan besaran skalar, sedangkan kecepatan merupakan besaran vektor 

Kelajuan rata-rata

  

Kelajuan rata-rata = 

kecepatan rata-rata Kecepatan rata-rata =

  

Contoh Sebuah sepeda motor bergerak dari utara (U) ke selatan ( S) dengan sejauh 300 meter selama 12 sekon. Kemudian sepeda motor bergerak dari selatan ke timur (T) sejauh 400 meter selama 16 sekon , hitunglah: a. Selang waktu dari utara ke selatan b. Kelajuan rata-rata dari utara ke timur Penyelesaian: a.

Kelajuan rata-rata dari utara utara ke timur Jarak UST

= jarak US + jarak ST = 300 m + 400 m = 700 m

Waktu UST

= 12 s + 16 s = 28 sekon

Kelajuan rata-rata = Kelajuan rata-rata = b. Kecepatan rata-rata 2

UT

2

        

2

=

US + ST

=

300 + 400

= =

2

2

√

500 meter

⃗   →    =

ms-2 dengan arah U ke T


halaman 26

d. Perlajuan dan percepatan Perlajuan adalah perubahan laju tiap satu satuan waktu. Percepatan adalah perubahan kecepatan tiap satu satuan waktu.

B. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

  

Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan l intasan berupa garis lurus dan memiliki kecepatan yang berubah secara teratur (konstan) atau dikatakan percepatannya selalu konstan. Gerak Lurus Berubah Beraturan dibagi 2 : 1. Gerak benda yang mengalami percepatan disebut gerak lurus berubah beraturan dipercepat 2. Gerak yang mengalami perlambatan disebut gerak lurus berubah beraturan diperlambat. Berikut ini adalah grafik-grafik untuk GLBB: a. Grafik kecepatan terhadap waktu :

b. Grafik jarak terhadap waktu : 

            

 

















Keterangan:

Vt = kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sekon (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) a = percepatan (m/s2) t = selang waktu (s) s = jarak tempuh (m) Kita bisa menghitung jarak tempuh yang dialami benda yang bergerak lurus berubah beraturan dengan rumus luas matematika dengan menghitung luas di bawah kurva. Contoh soal

Benda bergerak dengan kecepatan awal 2 m/s, selanjutnya benda dipercepat secara beraturan sehingga kecepatannya menjadi 10 m/s dalam selang waktu 4 sekon. Berapa percepatan yang dialami benda itu? Penyelesaian

Diketahui :

v 1 = 2 m/s v 2 = 10 m/s t = 4 sekon Ditanyakan : a = …?


halaman 27

Jawab :

         a

=

a

=

a

=

C. GERAK VERTIKAL

a. Gerak Jatuh Bebas (GJB) Gerak Jatuh Bebas adalah gerak suatu benda yang dijatuhkan bebas pada s uatu ketinggian tertentu terhadap tanah tanpa kecepatan awal. Secara matematis persamaannya sebagai berikut : vt = g t vt =

   

2

h = gt

b. Gerak Vertikal ke Atas (GVA) Gerak Vertikal ke Atas adalah gerak benda yang dilempar vertikal ke atas melawan percepatan gravitasi bumi. Persamaan gerak vertikal ke atas berlaku sebagai berikut : Vt = Vo - g t 2

h = Vo t – ½ g t c.

Gerak Vertikal ke Bawah (GVB) Gerak Vertikal ke Bawah adalah gerak vertical suatu benda yang dijatuhkan dari suatu ketinggian dengan kecepatan awal Vo. Pada gerak vertikal ke bawah berlaku persamaan: Vt

= Vo + g t

h

= Vo t + ½ g t2

Vt2 = Vo2 + 2gh Keterangan : S = jarak (m) Vt = kecepatan akhir (m/s) g

2

= percepatan gravitasi (m/s )

h = ketinggian (m) t = waktu (s)


halaman 28

D. LEMBAR KERJA SISWA Kegiatan 1 : Gerak lurus berubah beraturan Tujuan : Menyelidiki gerak lurus berubah beraturan

Alat dan bahan 

Mobil mainan



Papan luncur



Ticker timer



Meja

Langkah kerja 

Hubungkan mobil mainan dengan ticker timer (pewaktu ketik), biarkan bergerak



Apa yang dapat kamu simpulkan dari rekaman pita ticker timer? Apakah dua titik yang berdekatan pada pita tetap atau berubah – ubah?



Hitunglah sepanjang pita ketik dan beri tanda setiap jarak 5 ketikan.

 Dengan 

menggunakan gunting , buatlah beberapa potongan setiap jarak 5 ketikan tersebut

Susunlah potongan tersebut pada sumbu x – y, seperti gambar di bawah ini.

Data Hasil Kegiatan Gerak lurus berubah beraturan 

Setelah tersusun amati dan nyatakan kesimpulanmu!

E. TUGAS KELOMPOK Diskusikanlah dengan kelompokmu kegiatan di bawah ini, kemudian kumpulkan hasil nya sesuai dengan waktu yang sudah disepakati. 1. Ukur ketinggian lantai 2 di sebuah bangunan 2. Jjatuhkan sebuah kelereng dari lantai 2 tersebut 3. Catatlah waktu yang dibutuhkan kelerang untuk sampai di tanah menggunakan stopwatch 4. Hitunglah kecepatan yang dibutuhkan kelereng saat menyentuh tanah.


halaman 29

F.

TUGAS INDIVIDU

A. Pilihan Ganda 1. Perubahan kedudukan suatu benda karena adanya perubahan waktu disebut…… A. Kedudukan B. Perpindahan C. Jarak D. Lintasan E. Titik Acuan 2. Hasil bagi perpindahan dan selang waktu disebut….. A. Kecepatan rata-rata B. Kelajuan rata-rata C. Kecepatan sesaat D. Percepatan E. Kelajuan sesaat 3. Amir berlari mengelilingi lintasan yang berbentuk lingkaran berjari-jari 7 meter, hingga dua putaran maka jarak dan perpindahannya….. A. 308 m dan 66 m B. 616 m dan 308 m C. 0 dan 308 m D. 0 dan 616 m E. 308 m dan 0 4. Sebuah bus bergerak dari A ke B dengan laju tetap 20 ms-1, kemudian bus tersebut bergerak dari C ke D dengan laju yang sama, selama 20 sekon. Kecepatan rata-rata dari A ke D adalah…. A. 200 meter B. 300 meter C. 400 meter D. 500 meter E. 580 meter 5. Gerak lurus beraturan adalah gerak lurus A. Kecepatan tetap B. Percepatan tetap C. Percepatan nol D. percepatannya berubah-ubah E. Gayanya berubah-ubah 6. Cahaya merambat di udara dengan kecepatan 3 x 108 m/s, maka jarak yang ditempuh cahaya dalam waktu 2 menit adalah…….

A. B. C. D. E.

3,6 x 10 10 m/s 3,6 x 10 9 m/s 8 3,6 x 10 m/s -9 1,8 x 10 m/s -8 1,8 x 10 m/s

7. Dua buah benda A dan B bergerak dari tempat yang sama, disajikan dalam grafik kecepatan terhadap waktu sebagai berikut:

1. Kedua buah benda bertemu saat t = 8 sekon 2. Saat kedua benda bertemu A telah menempuh jarak 180 meter 3. Percepatan gerak benda A nol 4. Kedua benda bertemu saat t = 16 sekon Pernyataan yang benar nomor…… A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 1 dan 4 8. Perhatikan grafik berikut :

Sebuah titik partikel melakukan gerak dengan grafik hubungan kecepatan (v) terhadap waktu (t) seperti terlihat pada gambar di samping. Berapakah jarak yang ditempuh titik partikel selama 8 sekon tersebut? A. 25 m B. 50 m C. 75 m D. 100 m E. 125 m


halaman 30

9. Dalam waktu 0,5 menit sebuah mobil dapat menempuh jarak = 150 meter. . Berapa kelajuan mobil tersebut? A. 5 m/s B. 30 m/s C. 75 m/s D. 120 m/s E. 150 m/s 10. Sebuah batu dijatuhkan dari sebuah puncak gedung dengan kecepatan awal 0 m/s. batu tersebut menyentuh tanah setelah 5 detik, maka tinggi gedung tersebut….. A. 111,2 m B. 122,2 m C. 133,2 m D. 144,2 m E. 155,2 m 11. Jika di ketahui ketinggian menara X adalah 180 m (g= 10 m/s²), maka lama waktu dari sebuah batu yang jatuh bebas dari puncak menara sampai menumbuk tanah adalah…. A. 2 s B. 3 s C. 4 s D. 5 s E. 6 s 12. Sebuah batu dilempar vertikal ke bawah dari tepi sebuah jurang dengan kecepatan 4m/s dan tiba di dasar jurang dalam 3 sekon. Jika g = 10 m/s², maka kedalaman jurang adalah… A. 27 m B. 33 m C. 53 m D. 57 m E. 65 m 13. Sebuah bola yang dilemparkan vertikal ke atas kembali ke tempat asal pelemparan dalam waktu 4 sekon. Jika g= 10 m/s² maka kecepatan awal bola adalah…. A. 0 B. 10 m/s C. 20 m/s D. 30 m/s E. 40 m/s

14. Seorang anak melempar batu vertikal ke atas dengan kecepatan 40 m/s. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka kedudukan batu setelah 6 sekon adalah… A. Sedang bergerak naik B. Sedang bergerak turun C. Berhenti sesaat D. Tiba di tanah E. Tidak dapat ditentukan 15. Sebuah batu dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 25 m/s dan mencapai ketinggian maksimum 2 detik kemudian. Ketinggian maksimum yang dicapai adalah A. 30, 4m B. 34,0m C. 40,3 m D. 43,0 m E. 51,3 m 16. Sebuah mobil mula-mula diam. Kemudian mobil itu dihidupkan dan bergerak dengan percepatan tetap 2 m/s 2 . Kecepatan mobil setelah bergerak selama 10 s adalah …. A. 15 m/s B. 20 m/s C. 25 m/s D. 30 m/s E. 35 m/s SPMB 2002 17. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 40 m/s, kemudian mengalami perlambatan 5m/s2 secara beraturan. Benda tesebut akan berhenti setelah menempuh jarak sejauh….. A. 150 m B. 160 m C. 170 m D. 190 m E. 180 m 18. Seseorang mengendarai mobil dengan kecepatan 90 km/jam, tiba-tiba melihat seorang anak kecil ditengah jalan pada jarak 200 m di mukanya. Jika mobil direm dengan perlambatan maksimum sebesar 1,25 m/s 2, maka terjadi peristiwa…. (UMPTN 1995) A. Mobil akan berhenti tepat di muka anak itu B. Mobil langsung berhenti


halaman 31

C. Mobil berhenti jauh di muka anak itu D. Mobil berhenti sewaktu menabrak anak itu E. Mobil baru berhenti setelah menabrak anak itu 19. Sebuah kapal terbang mendarat dengan kecepatan 360 km/jam. Setelah kapal terbang menyentuh tanah dan pilot mulai mengerem, kapal terbang itu mendapat perlambatan 8 m/s 2 . jarak tempuh kapal terbang pada landasan hingga berhenti sebesar …. A. 300 m B. 450 m C. 575 m D. 625 m

E. 900 m 20. Besar kecepatan suatu partikel yang mengalami perlambatan konstan ternyata berubah dari 30 m/s menjadi 15 m/s setelah menempuh jarak sejauh 75 m. partikel tersebut akan berhenti setelah menempuh lagi jarak sejauh …. (SPMB 2003) A. 15 m B. 20 m C. 25 m D. 30 m E. 50 m

B. Uraian 21. Suatu benda bergerak sesuai dengan grafik V terhadap t di bawah ini.

Panjang lintasan yang ditempuh benda dan

perpindahan

yang

dilakukan

oleh

benda

masing-masing

adalah….(Soal UAN tahun 2007) 22. Dua buah mobil A dan B mula-mula berjarak 150 m satu sama lain, keduanya kemudian bergerak bersamaan, mobil A mengikuti mobil B. Bila mobil a kecepatannya 10 m/s dan mobil B kecepatannya 5 m/s, kapan dan dimana mobil A dapat bertemu dengan mobil B? 23. Jika gesekan udara diabaikan bagaimanakah percepatan yang dialami oleh benda yang dilempar vertikal ke atas dan percepatan yang dialami oleh benda yang dilempar vertikal ke bawah ? 24. Ketika sebuah benda yang dilempar ke atas mencapai ketinggian maksimum, kecepatannya saat itu sama dengan nol. Apakah percepatan yang ia alami juga sama dangan nol? 25. Gerak sebuah mobil menghasilkan grafik hubungan kecepatan terhadap waktu seperti gambar disamping v

t Apabila luas daerah dibawah grafik 48m2, tentukan pecepatan mobil


halaman 32

LKS HUKUM NEWTON TENTANG GERAK DAN PENERAPANNYA

Disusun Oleh MGMP Fisika Kota Sukabumi


halaman 33

BAB IV

HUKUM NEWTON TENTANG GERAK DAN PENERAPANNYA

Gambar 1. Foto Sir Isaac Newton

KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai, santun, responsif, pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan social dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia 3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan procedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan

KOMPETENSI DASAR

3.2 Menganalisis hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda pada ger ak lurus 4.2 Menyajikan hasil pengukuran besaran fisis dengan menggunakan peralatan dan teknik yang tepat untuk penyelidikan ilmiah 4.4 Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki hubungan gaya, massa, dan percepatan dalam gerak lurus

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah proses mencari informasi, menanya, berdiskusi, dan melaksanakan percobaan siswa dapat : 1. menjelaskan gaya-gaya yang bekerja pada hukum Newton; 2. melakukan percobaan hukum Newton; 3. menentukan Persamaan gaya-gaya yang bekerja berdasarkan percobaan Hukum Newton, 4. membedakan gaya-gaya yang bekerja; 5. menganalisis persamaan-persamaan Hukum Newton pada kehidupan sehari-hari d alam penerapan teknologi


halaman 34

HUKUM NEWTON Hukum Gerak Newton adalah hukum sains yang ditemukan oleh Isaac Newton mengenai sifat gerak

benda. Hukum-hukum ini merupakan dasar dari mekanika klasik. A. Hukum I Newton

Pada prinsipnya, benda yang diam akan tetap diam sebelum ada gaya yang menarik atau mendorongnya sehingga dapat bergerak. Demikian juga pada benda yang sedang bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan dan akan dapat berhenti jika ada gaya yang melawan gerak tersebut. Keadaan ini disimpulkan oleh Newton sebagai berikut. '' Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan terus diam. Sedangkan, benda yang mula-mula bergerak, akan terus bergerak dengan kecepatan tetap''

Secara matematis dapat dituliskan: ∑ F = 0

…… (1)

Hukum I Newton disebut juga Hukum Kelembaman/Mempertahankkan Diri/ Kemalasan/Inersia Benda. Cotoh: Bola yang tadinya diam ditendang atau didorong pada suatu bidang horizontal (lantai) akan terjadi: -

Bola akan bergerak beberapa lama dan akhirnya diam jika permukaan lantai kasar

-

Bola akan terus bergerak lebih jauh tanpa berhenti jika permukaan lantai licin sempurna Hukum I Newton dapat dilakukan dengan melakukan percobaan sebagai b erikut:


halaman 35

A. PERCOBAAN HUKUM I NEWTON a. Judul Percobaan

:

b. Tujuan Percobaan :

Percobaan Sederhana Hukum I Newton Untuk mengetahui kelembaman suatu benda dan pengaruh gaya terhadap benda

c. Alat dan Bahan

:

1. Dua buah botol 2. Satu lembar kertas 3. Air secukupnya

d. Prosedur Percobaan :

Gambar 2. Percobaan Hukum I Newton Sumber : Andreas Arsya, 12 Agustus 2012. Manphys, Wordpress.com Ari Wicaksono (Modul Pembelajaran Fisika Kelas XI Semeter 1 27 Juli 2013, Cinta Fisika 2 Wordpress.com 1

Isilah botol yang diletakkan di atas dengan air, separuh dari volume botol

2

Susunlah setiap benda seperti pada gambar di atas

3

Tariklah kertas secara perlahan, tuliskan hasil analisamu pada Tabel Pengamatan

4

Ulangi kegiatan nomor 3 di atas dengan menarik kertas secara cepat, tuliskan hasil analisamu pada Tabel Hasil Pengamatan

5

Jelaskan kesimpulanmu tentang kelembaman dan pengaruh gaya pada percobaan di atas !

e. Tabel Hasil Pengamatan: No.

Perlakuan

1

Kertas ditarik dengan pelan

2

Kertas ditarik dengan cepat

Hasil Pengamatan

f. Analisa :

1. Apa yang terjadi ketika kertas ditarik secara perlahan ? Amati apa yang terjadi pada kedua botol dan air yang berada pada botol yang di atas? Jelaskan mengapa peristiwa tersebut terjadi demikian? Jawaban :

2. Apa yang terjadi ketika kertas ditarik secara cepat ? Amati apa yang terjadi pada kedua botol dan air yang berada pada botol yang di atas? Jelaskan mengapa peristiwa tersebut terjadi demikian? Jawaban :


halaman 36

3. Jelasan secara singkat, apa yang dapat kamu simpulkan tentang kelembaman benda dan pengaruh gaya pada benda dari kedua percobaan di atas? Jawaban :

4. Nyatakan kesimpulanmu pada pertanyaan nomor 3 di atas dalam bentuk persamaan matematis dan berikan keterangan untuk masing – masing komponen persamaan lengkap dengan satuan masing – masing dalam SI ! Jawaban:

……………….. = …………………… atau …………….. = …….

Keterangan: ………….. …… = ………………………………………………,satuan ( ……………...

= ………………………………………………,satuan (

) )

Pernyataan di atas dikenal dengan ………………………………….

5. Jelaskan faktor – faktor yang mempengaruhi percobaan di atas ! Jawaban:


halaman 37

B. PERCOBAAN HUKUM I NEWTON 1. Judul Percobaan

: Percobaan Sederhana Hukum I Newton

2. Tujuan Percobaan

: Menyelidiki sifat kelembaman benda

3. Alat dan bahan :

1. Kelereng

: 1 buah

2. Kertas

: 1 lembar

4. Langkah- Langkah Percobaan :

a. Letakkan selembar kerta di meja yang datar, kemudian simpan kelereng di atas kertas tersebut, lalu tarik kerta dengan cepat (disentak). Apa yang terjadi pada kelereng tersebut ?

Jawaban :

b. Ulangi kegiatan di atas, tetapi tariklah kertas dengan perlahan sehingga kelereng ikut bergerak bersama kertas. Lalu tarikan kertas dihentikan. Apa yang terjadi pada kelereng tersebut ? Jawaban :

c.

Jelasan secara singkat, apa yang dapat kamu simpulkan tentang kelembaman benda dan pengaruh gaya pada benda dari kedua percobaan di atas? Jawaban :

d. Nyatakan kesimpulanmu pada pertanyaan nomor 3 di atas dalam bentuk persamaan matematis danberikan keterangan untuk masing – masing komponen persamaan lengkap dengan satuan masing – masing dalam SI ! Jawaban:

…….. = ……….. atau …… = …….

Keterangan: ………….. = …………………………, satuan (

)

…………... = ……………………… ,. satuan (

)

Pernyataan di atas dikenal dengan ………. e. Jelaskan faktor – faktor yang mempengaruhi percobaan di atas ! Jawaban:


halaman 38

B. Hukum II Newton

Hukum II Newton merupakan pengembangan dari Hukum I Newton dan dapat dinyatakan sebagai berikut: “ Percepatan suatu benda sebanding dengan gaya total (resultan gaya) yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massanya”.

Dari pernyataan tersebut, Hukum II Newton dapat ditulisan dengan persamaan matematis sebagai :

 

………. (2) -2

Dengan : a = percepatan benda (m.s ) F

= gaya yang bekerja pada benda (N)

m = massa benda (kg) Hukum II Newton dapat dilakukan dengan percobaan sebagai berikut:


halaman 39

A. PERCOBAAN HUKUM II NEWTON a. Judul Percobaan : Percobaan Sederhana Hukum II Newton b. Tujuan Percobaan : Menghitung percepatan benda dengan menggunakan Hukum II Newton c. Alat dan Bahan

: 1. Timbangan Benda 2. Lift yang sedang beroperasi

d. Landasan Teori : Percepatan adalah perubahan kecepatan pada selang waktu tertentu. Menurut Hukum

II Newton: - Percepatan berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja p ada suatu benda - Percepatan berbanding terbalik dengan massa benda e. Prosedur Percobaan: 1. Ukurlah berat Anda dengan menggunakan timbangan injak dan catatlah hasil nya.

2. Masuklah ke dalam lift yang akan bergerak ke atas, kemudian ukurlah sekali lagi jarum timbangan selama rentang waktu tersebut. 3. Tunjukkan data Anda pada langkah 2 ke dalam bentuk grafik berat terhadap waktu. f. Data Pengamatan :

Deskripsi Percobaan:

Gambar 3. Percobaan Hukum II Newton g. Grafik Hasil Percobaan

Gambar 4. Grafik hasil percobaan, Hukum II Newton


halaman 40

Pertanyaan :

1. Nilai apakah yang sebenarnya ditunjukan oleh neraca saat anda berada di atas eskalator ? 2. Deskripsikan bagaimana dengan gerak eskalator selama rentang waktu tersebut! 3. Hitunglah percepatan escalator pada saat : a. Satu detik setelah mulai bergerak ! b. Tepat di tengah-tengah perjalanan ! c. Satu detik sebelum lift berhenti ! Jawaban :

1.Ketika eskalator sedang berada ditengah perjalanan, berat yang ditunjukan adalah berat yang sebenarnya. 2. Eskalator bergerak ke atas dengan kecepatan yang sama. 3. Rumus Percepatan adalah:

a = Percepatan F = Gaya m = Massa Benda g= Percepatan gratvitasi h. Analisis Percobaan :

Setelah kami melakukan percobaan, ternyata hasilnya mengarah kepada Hukum II Newton bahwa gaya dapat mempengaruhi massa suatu benda. Namun percobaan kami tidak dapat sepenuhnya dikatakan berhasil, karena ada sedikit kesalahan atau tidak tepatnya waktu yang kami hitung. i. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah kami lakukan dengan menggunakan escalator. Kami dapat menyimpulkan bahwa massa benda berubah, dari mulai 1 detik setelah naik ke atas escalator massa benda naik beberapa gram, sedangkan ketika berada di tengah perjalanan massa benda kembali turun k e massa benda semula dan ketika 1 detik sebelum sampai massa benda kembali turun beberapa gram. Dalam melakukan percobaan ini harus dilakukan secara berulang-ulang, karena jika hanya melakukannya satu kali percobaan, tingkat ketepatan akan berkurang. Dan disaat meneliti berat dan waktu mata ki ta harus lebih jeli dan sigap. sumber: http://xflash.files.wordpress.com/2007/12/praktikum-fisika.pdf Diposkan oleh Nurul Hikmah di 11.24


halaman 41

B. PERCOBAAN HUKUM II NEWTON

Daftar Alat

Gb. 3. Percobaan Hukum II Newton

• Dua rel presisi yang disambungkan dengan penyambung rel dan dengan kaki rel pada setiap ujung 1 set • Balok tangga 1 buah • Alas kayu untuk mengangkat ujung rel 1 buah • Kereta dinamika untuk rel presisi 1 buah • Rangkaian pewaktu elektronik dengan stopwatch 1 set • penjepit rel 1 buah PROSEDUR PERCOBAAN

1. Dalam percobaan ini satu rel presisi dipakai sebagai jalur untuk sebuah kereta. Satu ujung dari rel diangkat setinggi h sehingga rel menjadi miring. 2. Untuk mengangkat rel pada satu sisi, disediakan sebuah balok bertangga dan sebuah alas kayu. Benda yang dipercepat adalah kereta yang bisa bergerak dengan gesekan kecil di atas rel presisi. Pengaturan percobaan seperti diperlihatkan dalam gambar 3.2. 3. Empat sudut kemiringan yang berbeda dipakai, yaitu sudut yang didapatkan dengan tinggi h sbb.: h = 2,5 cm, 3,5 cm, 4,5 cm dan 5,7 cm. Pada setiap sudut kemiringan, percepatan kereta ditentukan dengan mengukur jarak jalan kereta s dan waktu t yang ditempuh kereta saat meluncur. 4. Dari data-data yang diperoleh, percepatan a ditentukan sesuai dengan (3.16). 5. Waktu tempuh diukur dengan memakai rangkaian elektronik yang tersambung dengan stopwatch. 6. Kereta pada awal percobaan tertahan pada tempatnya dengan sepotong almunium foil yang dijepitkan pada kereta dan pada penjepit kontak. Ketika penjepit kontak dibukakan, maka stopwatch mulai jalan dan MGMP Fisika SMA Kota SUkabumi

halaman 42

kereta mulai bergerak. Stopwatch dihentikan oleh gerbang optik yang dipasang pada posisi tertentu pada rel. 7. Pada kereta terpasang sekrup yang menonjol ke bawah. Ketika sekrup tersebut masuk ke dalam gerbang optik, stopwatch akan berhenti. Maka waktu tempuh terdapat dari waktu yang ditunjukkan pada stopwatch, sedangkan jarak tempuh kereta adalah jarak gerak dari posisi awal sampai ke posisi di mana sekrup tersebut masuk ke dalam gerbang optik. Masuknya sekrup ke dalam gerbang optik dilihat pada LED rangkaian gerbang optik yang mati ketika sekrup di dalam gerbang optik. Pakai dua cara untuk menentukan percepatan a:

1. Pada tinggi h = 4,5 cm ukur waktu yang ditempuh dengan 6 jarak tempuh yang berbeda, mulai dari jarak sebesar s ˜ 35 cm sampai ke jarak yang terpendek sebesar s ˜ 5 cm. Waktu luncur diukur sebanyak 3 kali untuk setiap jarak tempuh. Pakai nilai rata-rata dari tiga hasil ukur ini. Buat satu grafik jarak s terhadap waktu kuadrat t2. Pakai metode grafik untuk menentukan percepatan a sesuai dengan (3.16). Perhatikan bahwa kemiringan a* dari garis miring yang didapatkan tidak sama dengan percepatan a. 2. Cara kedua untuk menentukan percepatan a dipakai pada ketinggian h = 2,5 cm, h = 3,5 cm dan h = 5,7 cm. Pada ketinggian tersebut cukup mengukur waktu luncur pada satu jarak tempuh saja. Pakai jarak tempuh sebesar s = 35 cm. Ukurlah waktu tempuhnya sebanyak 5 kali. Tentukan percepatan a memakai (3.16) dari nilai rata-rata waktu tempuh dan panjang jarak. Pada masing-masing ketinggian akan diperoleh besar percepatan a sebagai hasil ukur yang dimiliki kereta pada ketinggian tersebut. Untuk melihat hubungan antara percepatan a dan ketinggian h lebih jelas, buat grafik percepatan a terhadap tinggi kemiringan h. Tentukan konstanta gravitasi g dan gaya gesekan Fges dengan memakai metode grafis dan persamaan (3.9). Untuk menghitung Fges dari bagian sumbu y dalam grafik, massa kereta dibutuhkan. Massa dari kereta 1 sebesar mk1 = 83,3 g ± 0,1 g, massa dari kereta 2 sebesar mk2 = 75,4 g ± 0,1 g, Massa dari kereta 3 sebesar mk3 = 83,3 g ± 0,1 g. Physics Licious Bloger. tensixphysics.blogspot.com/.../praktikum-hukum-newt . Copyright © 2010 Physics Licious TEXAS theme | Redesigned by Nindiiiy


halaman 43

C. PERCOBAAN HUKUM II NEWTON 1. Tujuan Percobaan : Mengidentifikasi hubungan antara massa (kelembaman) dan percepatan benda yang

bergerak 2. Alat dan Bahan

:

1. Kereta dinamika (troli)

1 buah

2. Beban gantung yang diketahui massanya

5 buah

3. Katrol

1 buah

4. Papan luncur

1 buah

5. Stopwatch

1 buah

6. Penggaris 1 meter

1 buah


1. Rangkailah alat seperti gambar :

2. Sebelum troli dilepaskan, gaya apakah yang bekerja pada troli t ersebut? Jawaban : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Lepaskan troli, amati gerakan troli, bagaimana kecepatannya? Jawaban : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4. Apa yang menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan itu? Besaran apakah yang -menyatakan perubahan kecepatan tiap selang waktu ? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5. Ukur jarak troli bergerak (s0, misalnya 1 meter, dan ukur waktu (t) yang diperlukan oleh troli untuk 2 menempuh jarak itu. Gunakan persamaan s = ½ at (untuk troli mula-mula diam). Dengan persamaan 2 tersebut, berapa percepatannya dalam m/s ? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6. Untuk mengubah besarnya gaya, lakukan dengan menambah besarnya beban gantung )lakukan sebanyak 5 kali). Jarak (s) dibuat tetap. Hasilnya, isi dalam tabel berikut :


halaman 44

No.

Jarak (m)

F = m . g (N)

Waktu (s)

-2

Percepatan (m.s )

1. 2. 3. 4. 5. 7. Dari tabel data, buatlah grafik F terhadap a. a. Bagaimana hubungan antara a dan F ---------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------b. Rumuskan hubungan tersebut --------------------------------------------------8. Selidiki hubungan anatara percepatan dengan massa, dengan cara menambahkan massa pada troli sebanyak 5 kali . Gaya (F) dan jarak (s) dibuat tetap.

No.

Massa troli (kg)

Jarak (m)

Waktu (s)

-2

Percepatan (m.s )

1. 2. 3. 4. 5. 9. Dari tabel data, buat grafik a terhadap m a.Bagaimana hubungan antara a dan F Jawaban: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------b.Rumuskan hubungan tersebut. Jawaban: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10. Dari rumusan no.7 dan no. 9, buatlah kesimpulan dan tuliskan dalam bentuk persamaan dan berikan keterangan untuk masing – masing komponen rumus ! Jawaban ; ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------……….. = ………… x ……… dengan : ……………. = ……………….. ( ……..) ……………. = ..………………. .( ……..) …………….= ………………… .. ( …….) 11. Jelaskan faktor – faktor yang mempengaruhi percobaan di atas ! Jawaban :


halaman 45

C. HUKUM III NEWTON

Hukum III Newton disebut juga sebagai Gaya Aksi – Reaksi.

Kedua gaya ini selalu muncul

bersamaan, bekerja pada benda yang berbeda, memiliki besar yang sama dan selalu dalam arah yang berlawanan. Secara matematis dapat ditulis :

Faksi = - Freaksi

Contoh: Gb.5. Mobil yang didorong oleh seseorang akan memberikan dorongan yang sama tetapi arahnya berlawanan Prinsip – prinsip penting yang harus selalu diperhatikan: 

Gaya aksi dan gaya reaksi mempunyai besar yang sama, tetapi arah kedua gaya itu berlawanan



Gaya aksi dan gaya reaksi tidak pernah bekerja pada benda yang sama



Gaya reaksi bekerja pada benda yang melakukan gaya aksi



Gaya aksi dan gaya - reaksi terletak pada satu garis kerja


halaman 46

PERCOBAAN HUKUM III NEWTON 1. Tujuan Percobaan

: Mengamati gaya aksi – reaksi pada dua benda

2. Alat dan Bahan :

1. Neraca pegas

2 buah

2. Tali

0,5 meter

3. Paku

1 buah


1. Susunlah rangkaian seperti gambar.

2. Berapa besar gaya yang bekerja pada neraca 1 dan kemana arahnya? Jawaban: -----------------------------------------------------------------------------------------------------3. Berapa besar gaya yang bekerja pada neraca 2 dan kemana arahnya? Jawaban: ………………………………………………………………………………………… 4. Bagaimana besar dan arah kedua gaya tersebut? Jawaban: -----------------------------------------------------------------------------------------------------5. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada neraca pegas tersebut ! Jawaban: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6. Apa kesimpulan dari percobaan tersebut? Jawaban: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7. Tuliskan kesimpulanmu dalam bentuk perrsamaan matematis dan berikan keterangan untuk masing – masing komponen persamaan tersebut ! Jawaban : ……….. = ……………

dengan: ……….. = …………………… (

)

……….. = …………………… (

)


halaman 47

1. TUGAS INDIVIDUAL

I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 1. Sebuah partikel berada dalam keadaan seimbang. Maka dapat dipastikan partikel itu ……… A. tidak mengalami percepatan B. tidak ada gaya yang bekerja C. bergerak lurus beraturan D. bergerak lurus berubah beraturan E. diam 2. Bila kita mengendarai sebuah mobil dengan kecepatan tetap, kemudian mobil direm mendadak maka kita akan terdorong ke depan. Hal ini sesuai dengan … Hukum I Newton A. Hukum II Newton B. C. Hukum III Newton D. Hukum aksi- reaksi Hukum Gravitasi Newton E. 3. Berapakah besar gaya normal yang dialami 2 oleh balok bermassa 3 kg (g = 10 m/s ) pada (UN 2012) gambar di bawah ini …… A. 44 N B. 42 N C. 30 N D. 16 N E. 14 N

4. Sebuah gaya F diberikan pada benda bermassa 2 m1 menghasilkan percepatan 3 m/s . Gaya yang sama diberikan pada benda massa m2 menghasilkan percepatan 2 m/s2 . Maka nilai perbandingan m1 dan m2adalah ……… A. 3/2 B. C. D. E.

C. D. E.

6. Perhatikan gambar di bawah ini !



Jika sin α = , maka percepatan yang dialami balok tersebut adalah ……. A. 2,0 m/s2 B. 3,0 m/s2 C. 7,5 m/s2 D. 10,0 m/s 2 2 E. 12,5 m/s 7. Sebuah balok 400 gr terletak di atas bidang datar licin, pada balok itu bekerja gaya 1 N dengan arah horizontal. Besarnya percepatan balok jika massanya menjadi 2 kali semula adalah ………. 1,25 m/s 2 A. 2 B. 2 m/s 2,5 m/s2 C. 3 m/s2 D. 4 m/s2 E. 8. Sebuah balok dengan massa 5 kg dilepas pada bidang miring licin seperti pada gambar.

2/3 1/3 3/1 2/5

5. Sebuah benda massa 2 kg terletak dia atas bidang datar mempunyai gaya gesekan 4 N ketika gaya bekerja 8 N, maka percepatan yang dialami benda itu adalah ………. 2 A. 2 m/s 2 B. 3 m/s

2

4 m/s 2 5 m/s 2 6 m/s

A. B. C. D. E.

( g = 10 m/s 2 dan tan 370 = ¾) Percepatan balok adalah ………….. 2 4,5 m/s 2 6,0 m/s 7,5 m/s2 8,0 m/s2 10,0 m/s 2 (UN 2009)


halaman 48

9. Dua benda bermassa 2 kg dan 3 kg iikat talimkemudian ditautkan pada katrol yang massanya diabaikan seperti pada gambar. Bila besar percepatan gravitasi = 10 m/s 2, gaya tegangan tali yang dialami sistem adalah …. A. 20 N B. 24 N C. 27 N D. 30 N E. 50 N

(UN 2011)

10. Dua benda m1 = 4 kg dan m 2 = 6 kg dihubungkan dengan tali dan katrol seperti pada gambar. (g = 10 m/s2). Jika papan meja licin , maka percepatan gerak system adalah…….

A. B. C. D. E.

(UN 2012)

11. Seorang perempuan 45 kg sedang berdiri dalam sebuah lift yang dipercepat ke bawah pada 2 m/s2. Gaya yang dikerjakan lantai lift pada kaki perempuan (gaya normal) selama 2 percepatan itu adalah………. (g = 9,8 m/s ). A. 90 N 220 N B. C. 350 N 440 N D. E. 530 N 12. Sebuah Benda dengan berat w meluncur pada bidang miring yang licin. Bidang miring membentuk sudut α terhadap bidang mendatar. Komponen gaya berat yang mempengaruhi besar percepatan benda adalah ……. A. B. C. D.

 

w tan α w cos α

(UN 2005)

13. Sebuah elevator yang massanya 1500kg diturunkan dengan percepatan 1 m/s 2 , bila g = 2 9,8 m/s , maka besar tegangan pada kabel penggantung adalah… A. 32400 N B. 26400 N C. 15200 N D. 14700 N E. 13200 N 14. Sebuah batu 4 kg diangkat dengan seutas tali dengan percepatan 2 m/s , maka besar tegangan yang bekerja pada tali adalah ……. A. 5 N B. 10 N C. 32 N D. 48 N E. 60 N 15. Sebuah lemari didorong diatas lantai datar namun belum bergerak juga. Pada kondisi ini, besar gaya gesek yang timbul ditentukan oleh.. A. massa benda berat benda B. C. Koefisien gesekan percepatan gravitasi D. (UN 2005) gaya pendorong E.

2

2 m/s 4 m/s2 2 5 m/s 6 m/s2 2 10 m/s

w sin α

E.

16. Sebuah benda bermassa m, padanya bekerja gaya F sedemikian rupa sehingga benda memperoleh percepatan a. Jika massa benda dijadikan 2m dan gaya 4 F , percepatan benda menjadi………. A. 8a 4a B. C. 2a D. a E. ½a

17. Balok I bermassa 1 kg dan balok II bermassa 2 kg terlletak di atas lantai yang licin seperti pada gambar. Jika F = 6 N maka gaya kontak antara kedua balok adalah ……

A. B. C. D. E.

0

1N 2N 6N 18 N

(UMPTN 2001)


halaman 49

18. Seorang anak bermassa 40 kg berada di dalam lift yang sedang bergerak ke atas dengan 2 2 percepatan 5 m/s . Jika g = 10 m/s , gaya tekan kaki anak tersebut ke lantai lift adalah …………………. 200 N A. 250 N B. C. 400 N 500 N D. 600 N E. 19. Sebuah benda bermassa m digantung dengan seutas tali. Kemudian, benda tersebut digerkakan vertical ke bawah dengan percepatan a. Besar tegangan tai T adalah …… Mg A.

B. C.

m(g + a) m(g - a)

 

D. E.

20. Sebuah mobil berada di atas bukit yang berbentuk lingkaran dengan jari-jari 200 m. bila gaya tekan mobil terhadap bukit 12000 N dan g 2. = 10 m/s Maka kecepatan maksimum mobil yang massanya 1,5 ton adalah………. A. 10 m/s 20 m/s B. C. 40 m/s D. 100 m/s 250 m/s E.

II. Kerjakan soal-soal di bawah ini secara singkat dan benar

1. Benda di atas bidang datar licin bermassa 10 kg ditarik oleh gaya 40 N, membentuk sudut 600 terhadap 2 horisontal, Jika g= 10 m/s , tentukan percepatan dan perpindahan benda setelah gaya bekerja selama 6 sekon. 2.

Bila massa benda A = 4 kg massa benda B = 6 kg dan g = 10 m/s Tentukan : a. percepatan sistem b. gaya tegangan tali c. gaya normal masing-masing benda Bila bidang licin dan g = 10 m/s2 Tentukan a). percepatan benda b). gaya normal benda

3.

4.

2

Jika g = 10 m/s 2 massa tali dan katrol ldiabaikan. Tentukan : a. percepatan sistem b. gaya tegangan masing-masing

.


halaman 50

5. Benda massa 2 kg diikat dengan tali yang panjangnya 1,5 m lalu diputar dengan lingkaran vertikal, jika g = 10 m/s 2 dan pada saat berada di titik terendah tali mengalami tegangan sebesar 47 N, tentukan kecepatan linier benda tersebut ! E. SOAL – SOAL REMEDIAL

Jawablah soal-soal berikut dengan benar ! 1. Dua buah gaya bekerja pada sebuah balok massanya 2 kg yang ditunjukkandalam gambar berikut. Jika F1 = 10 N dan F2 = 30 N, tentukan percepatan yang dialami balok tersebut.

2. Berapakah gaya yang diperlukan untuk menghentikan mobil yang massanya 700 kg yang bergerak dengan laju 10 m/s dalam waktu 5 sekon? 3. Jika seorang anak yang beratnya 600 N berada di dalam sebuah lift yang bergerak keatas dengan percepatan 5 m/s2 (g = 10 m/s2) , tentukan besar gaya yang dirasakan kaki orang karena lanatai lift.

4. Dua balok bersentuhan (m1 = 85 kg dan m2 = 60 kg diam diatas lantai licin seperti pada gambar.

Jika gaya horizontal 290 N dikerjakan pada balok 85 kg, hitunglah : a. Percepatan balok b. Gaya kontak antar balok 5. Sebuah tas bermassa 10 kg digantung dengan seutas tali. Kemudian tas tersebut digerakkan vertical ke 2 bawah dengan percepatan 5 m/s. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s , hitunglah besar tegangan tali tersebut!


halaman 51

BAB V

GERAK MELINGKAR BERATURAN KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai, santun, responsif, pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan social dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia 3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan procedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah 4.

Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan

KOMPETENSI DASAR

3.5 Menganalisis besaran fisis pada gerak melingkar dengan laju konstan d an penerapannya dalam teknologi 4.5 Menyajikan ide/gagasan terkait gerak melingkar (misalnya pada hubungan roda -roda)

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah proses mencari informasi, menanya, berdiskusi, dan melaksanakan percobaan siswa dapat : 1. mengidentifikasi besaran frekuensi, frekuensi sudut, periode, dan sudut tempuh yang terdapat pada gerak melingkar dengan laju konstan; 2. Menerapkan prinsip roda-roda yang saling berhubungan secara kualitatif berdasarkan percobaan; 3. Menganalisis besaran yang berhubungan antara gerak linier dan gerak melingkar pada gerak menggelinding dengan laju konstan.


halaman 52

Sekilas Gerak melingkar sering dijumpai dalam beberapa permainan didunia fantasi, taman impian jaya ancol. Permainan tersebut antara lain kincir vertikan, kereta luncur, dan perahu ayun. Dalam keseharian, gerak ini juga, gerak ini anda jumpai ketika mobil melewati jalan yang naik turun gunung. Gerak ini juga Anda jumpai ketika menonton demonstrasi pilot yang sedang memperagakan gerakan loop dilangit.

Gambar contoh-contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari

Dapatkah anda menyebutkan contoh gerak yang lainnya dalam kehidupan!!

A. Gerak Melingkar Beraturan. Suatu benda yang bergerak dalam suatu lintasan melingkar dengan kelajuan lini er yang tetap disebut mengalami gerak melingkar beraturan.

Gambar di atas menunjukkan suatu benda yang sedang bergerak melingkar beraturan. Arah kecepatan linier benda pada suatu titik adalah searah dengan arah garis singgung lingkaran pada titik tersebut. Jadi pada gerak melingkar beraturan, vektor kecepatan linier a rahnya selalu berubah, sedangkan kelajuan liniernya adalah tetap. Periode dan Frekuensi. Periode (T): adalah selang waktu yang diperlukan oleh suatu benda untuk menempuh satu putaran lengkap (satu kali melingkar). Jika benda menempuh n putaran dalam waktu t sekon, maka periodenya adalah:

sekon


halaman 53

Frekuensi (f): adalah banyaknya putaran yang dapat dilakukan oleh suatu benda dalam selang waktu 1 sekon. Jika benda menempuh n putaran dalam waktu t sekon, maka frekuensinya adalah:

putaran/sekon B. Kelajuan Linier dan Kecepatan Sudut. Kelajuan Linier (v): adalah hasil bagi panjang lintasan linier yang ditempuh benda dengan selang waktu

tempuhnya.Karena untuk menempuh panjang lintasan linier satu kali keliling lingkaran (2 R) diperlukan waktu tempuh satu periode (T), maka kelajuan lini er (v) dapat dinyatakan dengan persamaan:  





   

   







Kecepatan Sudut (ω): adalah hasil bagi sudut pusat yang ditempuh benda dengan selang waktu 0

tempuhnya.Karena untuk menempuh sudut pusat 360 atau 2 radian dalam satu kali putaran diperlukan waktu tempuh satu periode (T), maka kecepatan sudut (ω) dapat dinyatakan dengan persamaan:

   

 

 









  

Hubungan antara kelajuan linier (v) dengan kecepatan sudut (ω) dinyatakan dengan:

v = ω R C. Percepatan Sentripetal (as). Benda yang bergerak melingkar beraturan memiliki kelajuan linier tetap, tetapi vector kecepatan liniernya berubah secara tetap, karena arahnya berubah. Perubahan vector kecepatan linier secara tetap ini menghasilkan vector percepatan yang besarnya tetap dan arahnya selalu menuju ke pusat lingkaran . Percepatan seperti ini disebut percepatan sentripetal (a s ) dan dinyatakan dengan persamaan:

as = ω2 R

D. Gaya Sentripetal (Fs). Sesuai dengan hukum Newton, penyebab benda dapat bergerak dengan suatu percepatan adalah gaya. dalam hal ini, gaya yang menyebabkan adanya percepatan sentripetal disebut gaya sentripetal dan besarnya ditulis sebagai berikut

Fs = m as = mω2 R

Gaya sentripetal bukanlah gaya yang berdiri sendiri. Gaya ini pada dasarnya merupakan resultan gaya y ang bekerja pada benda dengan arah radial. MGMP Fisika SMA Kota SUkabumi

halaman 54

Gaya sentripetal antara lain dapat diberikan oleh beberapa hal sebagai berikut: 1. Batu yang diikat pada ujung tali dan diputar mendatar. Gaya sentripetalnya diberikan oleh tegangan tali (T)

2. Sebuah bola bearing (gotri) digerakkan mengitari bagian dalam lingkaran mendatar. Gaya sentripetal diberikan oleh gaya normal (N) dari dinding lintasan bola.

N

3. Sebuah mobil yang sedang membelok pada tikungan jalan. Gaya sentripetalnya diberikan oleh gaya gesekan (f)

f 4. Gerakan bulan mengitari bumi. Gaya sentripetal diberikan oleh gaya tarik gravitasi bumi pada bulan. Hubungan Roda-roda. Dua roda atau lebih yang dihubungkan satu dengan yang lain dapat ditentukan pula hubungan kecepatan linier (v) dan kecepatan sudutnya (ω). Hubungan tersebut digambarkan pada tabel berikut. Hubungan Roda-Roda

Seporos (sepusat)

Gambar

Arah Putaran dan Persamaan

Arah perputaran sama ω1 = ω2 v1 R1

Bersinggungan

Dihubungkan dengan sabuk

v2



R2

Arah perputaran berlawanan v1 = v2 ω1 R1 = ω2 R2 Arah perputaran sama v1 = v2 ω1 R1 = ω2 R2


halaman 55

E. Lembar Kerja Siswa / Tugas Kelompok

1. sediakan benang panjangnya 1,5 m 2. benda massanya 200 gram ( optional ) 3. stopwatch Lakukan kegiatan berikut 1. Salah satu ujung digantungi beban massanya 200 gram, Sedangkan ujung lainnya dipegang kemudian diputar. 2. Ketika mulai diputar nyalakan stopwatch, berapa lama waktu yang diperlukan untuk melakukan 5 putaran Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ! 1. Untuk melakukan 5 putaran diperlukan waktu

. . .

sekon

2. Maka untuk melakukan 1 putaran diperlukan waktu

. . .

3. Banyaknya putaran selama satu sekon adalah

putaran

. . .

sekon

4. Periode adalah . . . . 5. Frekuensi adalah . . .


halaman 56

F. Tugas Individual Pilihan Ganda 1. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan -1 dengan kelajuan linier 3 m.s dan jari-jari lintasan 1,5 m. Frekuensi benda tersebut adalah...

A. B.

 

Hz Hz

A. B. C. D. E.

(1), (2), (3), dan (4) (1), (2), dan (3) (1) dan (3) saja (2) dan (4) saja (3) dan (4) saja

6. Baling baling kipas angin panjangnya

C. π Hz D. 1,2 π Hz E. 1,5 π Hz 2. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 6 meter. Jika dalam 2 menit benda itu melakukan 16 kali putaran, maka kecepatan linear benda tersebut adalah ... -1 A. 0,9 π m.s B. 1,0 π m.s-1 C. 1,2 π m.s-1 D. 1,4 π m.s-1 E. 1,6 π m.s-1 3. Roda yang jari – jarinya 20 cm berputar secara beraturan sehingga menempuh 120 putaran tiap menit. Kecepatan linier suatu titik di tepi roda adalah ... -1 A. 0,8 π m.s B. 4,8 π m.s -1 C. 12 π m.s-1 D. 24 π m.s-1 -1 E. 48 π m.s 4. Baling-baling kipas angin berjari-jari



cm

mampu berputar 4 kali dalam 1 sekon. Kecepatan linier ujung baling-baling adalah ... -1 A. 3,2 ms -1 B. 1,6ms -1 C. 1,3 ms D. 1,0 ms -1 E. 0,8 ms -1 5. Sebuah benda yang massanya 10 kg bergerak -1 melingkar beraturan dengan kecepatan 4 m.s . Jika jari-jari lingkaran 0,5 meter, maka :



(1) Frekuensi putarannya Hz (2) Percepatan sentripetalnya 32 m.s-2 (3) Gaya sentripetalnya 320 N (4) Periodenya 4πs Pernyataan yang benar adalah ….



cm

berputar dengan 120 putaran dalam waktu 2 menit. Kecepatan linier suatu titik yang berada di tengah – tengah baling baling kipas adalah.... -1 A. 0,04 m.s B. 0,05 m.s -1 C. 0,06 m.s -1 D. 0,08 m.s -1 -1 E. 0,15 m.s 7. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan, maka yang terjadi pada benda tersebut adalah.. A. Arah percepatan sentripental selalu ke pusat lingkaran B. Kecepatan tetap C. Besar gaya sebanding dengan kecepatan D. Percepatan radialnya sebanding dengan kelajuan E. Percepatan sentripental berbanding terbalik dengan kuadrat kelajuan 8. Sebuah benda yang melakukan gerak melingkar memiliki.. A. Kecepatan tetap B. Kelajuan tetap C. Kecepatan yang arahnya menjauhi pusat lingkaran D. Kelajuan yang arahnya menjauhi pusat lingkaran E. Percepatan tetap 9. Sebuah partikel bergerak dengan kelajuan tetap dalam suatu lintasan melingkar pada jari jari r . Partikel itu menempuh suatu putaran lengkap pada waktu t. Besar percepatan partikel tersebut adalah.... A. nol B. sebanding dengan r/T 2 C. sebanding dengan r /T D. sebanding dengan r/T2 E. sebanding dengan r2/T2


halaman 57

10. Perlambatan yang dilakukan sebuah roda yang mula mula berputar dengan kecepatan sudut -1 20 rad s yang berhenti dalam 4 detik adalah -2 A. -6 rad s B. -5 rad s-2 C. -4 rad s-2 D. -3 rad s-2 -2 E. -2 rad s 11. Perhatikan pernyataan berikut 1) Percepatan tangensial menunjukan perubahan besar kelajuan linear dari partikel 2) Percepatan tangensial selalu dimiliki partikel yang bergerak melingkar 3) Percepatan tangensial dimiliki partikel yang bergerak melingkar dengan kelajuan linear tetap 4) Percepatan tangensial sebanding dengan percepatan sudut dan jari jari Percepatan yang menyatakan hubungan antara percepatan tangensial gerak melingkar suatu partikel dengan besaran besaran sudutnya adalah.. A. 1 dan 2 B. 1 dan 4 C. 1 , 2 , dan 3 D. 1 , 2 , dan 4 E. 2 , 3 , dan 4

12. Bumi berotasi pada porosnya menyebabkan beberapa hal terjadi di bumi. Jika dua anak yang satu berada di Ambon dan anak lain berada di Lampung , maka kedua anak tersebut memiliki kesamaan... A. Laju linearnya B. Kecepatan linearnya C. Gaya gravitasi buminya D. Kecepatan linearnya E. Percepatan sentripentalnya 13. Jika sebuah benda melakukan gerak melingkar beraturan maka : 1) Percepatan sentripentalnya tidak nol 2) Percepatan sudutnya tidak nol 3) Jari jari lintasan nya konstan 4) Kecepatan konstan

Pernyataan yang benar adalah A. 1,2 dan 3 B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 4 E. Semua benar 14. Dalam keadaan diam sebuah benda tegar melakukan gerak melingkar dengan percepatan sudut 15 rad/s 2 . titik A berada pada benda tersebut pada jarak 10 cm dari sumbu putar . tepat setelah benda berotasi 0,4 sekon , A mengalami percepatan total sebesar (dalam 2 m/s )... A. 1,5 B. 2,1 C. 3,6 D. 3,9 E. 5,1 15. Sebuah benda bergerak dengan lintasan melingkar dengan jari jari 1 m dan kelajuan tetap 5 m/s.jika massa benda tersebut 8 kg maka gaya sentripentalnya adalah A. 200 N B. 160 N C. 135 N D. 80 N E. 40 N 16. Roda sepeda dengan jari jari 60 cm melakukan putaran 300 putaran tiap menit, maka percepatan sentripental benda tersebut adalah A. 0,5 2 B. 15 2 C. 30 2 D. 40 

2

E. 60 

2

17. Sebuah gangsing berputar dengan 3.600 putaran tiap menit. Frekuensi gangsing tersebut adalah.. A. 60 Hz B. 120 Hz C. 240 Hz D. 300 Hz E. 320 Hz


halaman 58

18. Sebuah komedi putar dari keadaan diam bergerak dalam waktu 1 sekon benda memiliki kecepata 4 rad/s. pada jarak 4 cm dari pusat rotasinya duduk seorang anak. Percepatan tangensial rata rata yang dialami anak tersebut adalah.. A. 4,00 m/s 2 2 B. 1,60 m/s 2 C. 0,64 m/s D. 0,16 m/s 2 E. 0,04 m/s 2 19. Gir depan pada sebuah sepeda dengan pedal gir mempunyai diameter 10 cm dan gir belakang berdiameter 6 cm . roda belakang sepeda dapat meluncur dengan kecepatan 4  ms-1 .jumlah putaran pedal tiap sekon adalah... A. 0.25 kali

B. C. D. E.

0,6 kali 2,1 kali 4 kali 8 kali

20. Sebuah benda A dengan massa 0,5 kg diikat dengan tali yang ujung lainnya diikat pada benda B yang massanya 4,5 kg setelah sebelumya dilewatkan pipa bambu. Jika A diputar hingga bergerak melingkar beraturan pada bidang horizontal dengan jari jari lintasan 1 m, maka banyaknya putaran setiap menit adalah... putaran A. 30 B. 60 C. 90 D. 120 E. 180

Essay 1. Berapakah kecepatan sudut jarum jam, jarum menit , jarum detik dari suatu arloji? 2. Dari pesawat sentrifugal jika benda (m 1) bermassa 200 gram diputar dalam bidang horizontal sehingga membentuk jari-jari lintasan sebesar 20 m dan kecepatan benda yang b erputar 5 m/s berapa massa beban (m2) ? 3. Sebuah gabus bermassa 50 gram dengan tali yang penjangnya 1 meter kemudian diputar horizontal sampai bergerak melingkar beraturan! Dalam waktu 10 sekon benda mengalami 50 putaran.tentukan a. Kelajuan linear b. Percepatan sentripental c. Tegangan tali 4. Sebuah mobil memiliki massa 400 kg saat melewati sebuah tikungan mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam . Berapakah besar gaya yang mempengaruhi gerak mobil tersebut (diketahui jari jari tikungan jalan 200 meter ) ? 5. Suatu kelereng bermassa 10 gram bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan 180 putaran tiap setengah menit. Jika jari jari lintasan 40 cm , tentukan ! a. Periode b. Frekuensi c. Kecepatan sudut d. Kecepatan linear e. Percepatan sentripetal f. Gaya sentripental


halaman 59

SMA - LKS Fisika.pdf

Recommend Documents