Ukbm Fisika 3.7 HK Newton [PDF]

Citation preview

FIS-3.7/4.7/2/7.7



HUKUM NEWTON



a. Mata Pelajaran b. Semester c. Kompetensi Dasar



: Fisika :2 :



3.7 Menganalisis interaksi gaya serta hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda pada gerak lurus 4.7 Melakukan percobaan berikut presentasi hasilnya terkait interaksi gaya serta hubungan gaya, massa, dan percepatan dalam gerak lurus serta makna fisisnya



d. Materi Pokok e. Alokasi Waktu f. Tujuan Pembelajaran



: Hukum Gerak Newton : 3 JP x 4 :



Melalui model pembelajaran Discovery, peserta didik dapat menerapkan hukum newton dalam memecahkan masalah yang kontektual dan melaporkan hasilnya dalam presentasi, sehingga peserta didik dapat menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya melalui belajar Fisika, mengembangakan sikap jujur, peduli, dan bertanggungjawab, serta dapat mengembangkan kemampuan berpikir kritis, komunikasi, kolaborasi, kreativitas (4C). g. Materi Pembelajaran Bacalah terlebih dahulu Buku Teks Pelajaran (BTP) berikut : (1) Kajian Konsep fisika untuk kelas X SMA dan MA Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Muhammad Farchani, Rosyid, Eko Firmansah, Rachmad Resmiyanto, Atsnaita Yasrina, 2018 (2) ESPS Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Sudar, Iswanto, Bambang Heru Iswanto, Eka Purjiyanta, 2018 (Jilid 1) 1



2. Peta Konsep DINAMIKA GERAK



Hukum-Hukum Dasar Dinamika



Penyebab Benda Bergerak



Gaya



Gaya Berat



Gaya Normal



Hukum I Newton



Gaya Gesekann



Hukum II Newton



Hukum III Newton



Hukum Inersia/ Kelembaman



GerakLurus



Aksi-Reaksi



Gerak Melingkar



3. Kegiatan Pembelajaran a. Petunjuk Umum Penggunaan UKBM 1) Kalian dapat mengembangkan kemampuan bernalar menggunakan Dinamika Gerak ,agar dapat menyelesaikan masalah kontekstual dan melaporkan hasilnya melalui presentasi sehingga Kalian akan terlatih berkomunikasi dengan baik. Aktivitas berpikir yang akan kalian latihkan dalam UKBM ini adalah menganalisis permasalahan kontekstual, mengevaluasi strategi penyelesaian masalah menggunakan Perumusan persamaan matematika dari permasalahan tersebut. Untuk itu, Kalian harus belajar dengan sabar dan tekun sehingga Kalian bisa tahu, mau, dan mampu melakukan aktifitas berpikir tinggi melalui belajar Fisika ini. 2) Baca dan pahami materi dari Buku Teks Pelajaran (BTP) dan sumber lainnya. a. Buku Siswa Fisika X untuk SMA/ MA Kelas X, Budi Purwanto, Muchammad Azam, PT Wangsa Jatra Lestari, Solo: 2016, halaman 166-189. b. buku atau sumber lain yang sekiranya berkaitan dengan Dinamika Gerak Untuk keperluan ini Kalian boleh mencarinya di perpustakaan atau browsing internet. 3) Kerjakan UKBM ini di buku kerja atau langsung mengisikan pada bagian yang telah disediakan. Kalian bisa bekerja sendiri, namun 2



akan lebih baik apabila bekerjasama dengan teman lain sekaligus berlatih untuk berkolaborasi dan berkomunikasi dengan baik. 4) Kalian dapat belajar bertahap dan berlanjut melalui kegiatan belajar 1, 2, dan 3. Jika sudah melalui tahapan tersebut silahkan kalian berlatih soal sebagai persiapan mengikuti tes formatif dengan mengerjakan latihan soal dari guru kalian. 5) Kalian boleh sendiri atau mengajak teman lain yang sudah siap untuk mengikuti tes formatif agar Anda dapat belajar ke UKBM berikutnya. b. Pendahuluan



Tentunya kalian pernah naik mobil. Ketika mobil semula diam , maka secara tiba-tiba mobil bergerak. Kalian yang berada didalam mobil akan terdorong kemana?. Kenapa hal itu dapat terjadi?



Apa yang terjadi jika kalian naik mobil dengan kecepatan tertentu tibatiba didepan ada hewan dan sopir langsung menginjak rem…? Perhatikan kejadian dibawah ! gaya apa yang diberikan oleh dua pengendara ?



Kalian tentunya ingin mengetahui jawaban dari pertanyaan-pertanyaan di atas. Oleh karena itu pelajarilah materi Hukum Gerak Newton dengan baik melalui kegiatan belajar yang ada pada UKBM ini. 3



c. Kegiatan Inti Ayo……ikuti kegiatan belajar berikut dengan penuh kesabaran dan konsentrasi !! Kegiatan Belajar 1 Bacalah materi Hukum I Newton dan Hukum II newton sambil membuat rangkuman di buku catatan kalian. Setelah kalian membaca materi……



4



Lakukan Demonstrasi berikut Buatlah kelompok yang terdiri dari 4 0rang



Tujuan Mendemonstrasikan Hukum 1 Newton tentang Kelembaman Alat dan Bahan Sebutir kelereng atau koin , selembar kertas, dan gelas Langkah Kerja



1. Letakkan selembar kertas di atas gelas ( lihat gambar ) 2. Letakkan kelereng atau koin di atas kertas. 3. Tarik kertas secara perlahan - lahan Bagaimanakah gerak kelereng atau koin ? 4. Ulangi langkah 3, tetapi sekarang tarik kertas dengan cepat satu sentakan. Bagaimanakah gerak kelereng atau koin 5. Ulangi langkah 3, tetapi sekarang tariklah kertas secara perlahan kemudian hentikan tarikan anda. Bagaimana gerak kelerengatau koin ? Kesimpulan Berdasarkan pengamatan kalian pada demonstrasi di atas, buatlah kesimpulan tentang kelembaman. Sebutkan peristiwa kelembaman dalam kehidupan sehari-hari. Diskusikan dalam kelompok kalian dan buat laporan hasil kegiatan di lembar kerja dengan baik.



Bagaimana………..Masih tetap semangat………………



Hukum I Newton berkaitan dengan gerak suatu benda ketika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Nah… sekarang bagaimanakah jika pada benda bekerja gaya berupa tarikan atau dorongan? Bagaimanakah hubungan antara gaya, massa benda, dan percepatan? Untuk menjawab pertanyaan di atas yuk…kita lakukan percobaan berikut.



Hubungan antara percepatan dengan gaya dan massa benda Alat dan Bahan 1. Dua buah bola basket 2. Satu buah bola voli Langkah Kerja 1. Letakkan bola pada lantai yang luas. 2. Percobaan pertama, dorong du buah bola basket dengan massa yang sama dengan gaya yang berbeda gaya pada bola pertama (F1) lebih besar dari gaya pada bola kedua (F2). Lihat gambar. F 1 F2 3. Amati manakah bola yang percepatannya lebih besar, lalu catat hasil pengamatan kalian. 4. Percobaan kedua, dorong dua buah bola, bola pertama bola basket dan bola kedua bola voli dengan gaya sama besar. Lakukan secara bergantian. 5. Amati bola manakah yang percepatannya lebih besar. Catat hasil pengamatan kalian. Diskusikan hasil percobaan kalian dengan kelompok. Buatlah laporan hasil percobaan kalian, lalu presentasikan hasilnya.



Selanjutnya silahkan kalian pelajari contoh-contoh soal hukum I Newton dan hukum II Newton pada buku teks pelajaran (BTP) halaman169 -174, setelah itu cobalah berlatih. Ayo berlatih!!



Setelah memahami contoh di atas, maka selesaikanlah soal berikut di buku kerja kalian! 1. Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m di depan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. agar dapat berhenti sebelum mengenai batu, kendaraan tersebut harus direm dengan memberi gaya sebesar……Newton.



2. Seorang anak berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan tetap 4 m.s–2. Jika gaya tekan normal lift terhadap anak tersebut 200 N (g = 10 m.s–2). Berapakah massa anak tersebut ? 3.



Sebuah Lokomotif (kepala kereta api) yang bermassa 8000 kg mampu menarik gerbong yang bermassa 40.000 kg dengn percepatan tetap 1,20 m/s2. Jika lokomotif digunakan untuk menarik gerbong yang bermassa 16.000 kg. berapa percepatan dihasilkannya ? 4.



. Sebuah mainan bermassa 2 kg dilantai licin ,ditarik oleh seorang anak dengan sudut 60o terhadap bidang datar sehingga bergerak dari keadaan diam. gaya tarik anak tersebut 60 N. Berapakah Jarak yang di tempuh selama 2 sekon ? Apabila kalian sudah mampu mengerjakan soal ini, maka kalian bisa melanjutkan pada kegiatan belajar 2. Kegiatan Belajar 2 Perhatikan ilustrasi berikut:



Seseorang yang sedang kesal memukul tembok dengan tangannya. Akhirnya orang tersebut kesakitan karena telapak tangannya memar. Diskusikan bersama kelompok kalian dari ilustrasi di atas, mengapa telapak tangannya memar ?



Tuliskan pernyataan hukum III Newton beserta persamaan matematisnya pada buku catatan kalian, berikut dengan contoh pada kehidupan dan penerapannya dalam teknologi



OK ! Sekarang kita lanjutkan……….



Selesaikan tugas berikut ini dengan mencari tahu dari berbagai sumber. 1. Pasangan gaya aksi reaksi pada kehidupan sehari-hari 2. Melukis macam-macam gaya yang bekerja pada suatu benda pada kehidupan sehari - hari . Mintalah Lembar Kerja (LK) kepada guru kalian. Jika sudah memahami kegiatan belajar 2, silahkan lanjutkan pada kegiatan belajar 3. Bagi kalian yang masih mengalami kesulitan silahkan diskusikan dengan teman atau bertanya langsung dengan guru.



Alhamdulillah…………..sudah faham……… Kegiatan Belajar 3 Kegiatan belajar 3 ini akan mengarahkan kalian untuk menguasai analisis kuantitatif masalah dinamika gerak. Konsep Hukum Newton harus sudah kalian pahami dengan baik untuk menguasai materi ini. Selain itu kalian juga harus dapat melukiskan diagram gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda. Nah…setelah mempelajari contoh soal di atas, cobalah berlatih mengerjakan soal berikut. Mari berlatih lagi !!



Sebuah balok yang beratnya 20 N terletak dengan sudut kemiringan θ = 30o



terhadap garis mendatar. Balok tersebut dalam keadaan diam (seimbang). a.



Lukiskan gaya-gaya yang bekerja pada balok !



b.



Tuliskan persamaan gaya-gaya yang bekerja pada balok tersebut !



c.



Berapa besarnya gaya normal ?



d.



Berapakah percepatan benda saat meluncur ?



Ayo…sekarang perhatikan lagi contoh berikut ini dengan baik !



Pada gambar di bawah, massa tali, massa katrol, dan gaya gesekan diabaikan. Massa benda 1 dan massa benda 2 masing-masing 2 kg dan 8 kg ( g = 10 m/s ). Hitung percepatan benda dan tegangan talinya!



Penyelesaian : Massa benda 2 > massa benda 1. Kita anggap benda 2 bergerak ke bawah dan benda 1 ke atas. Tinjau benda 1; menurut hukum II Newton : Ftot = m1 . a T – w 1 = m1 . a T – 20 = m1 . a T – 20 = 2a ……(1) w1 Tinjau benda B, Menurut hukum II Newton :T



Ftot = m2 . a W2 – T = m2 . a 80 – T = 8a ……(2)



W2 Persamaan (1) dan (2) menghasilkan : T- 20 = 2a -T + 80 = 8a 60 = 10a a = 6 m/s2 (percepatan benda) T – 20 = 2a T = 20 + 2a = 20 + 2 . 6 = 32 N (tegangan tali ) jadi percepatan benda 6 m/s2 dan tegangan tali 32 N Nah…setelah mempelajari contoh soal di atas, cobalah berlatih mengerjakan soal berikut dengan penuh percaya diri. Siap berlatih lagi !! Perhatikan gambar berikut : .



Dari gambar di atas, jika diketahui m1 = 6 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2 dan pada sistem tersebut tidak ada gesekan, hitunglah : a.



gaya tegangan tali!



b.



Percepatan kedua benda (m1 dan m2)



AYOOO ……..SEMANGAT…….. d. Penutup Setelah melakukan kegiatan belajar 1, 2, 3, dan , berikut diberikan Tabel untuk mengukur diri Anda terhadap materi yang sudah Anda pelajari. Jawablah sejujurnya terkait dengan penguasaan materi pada UKBM ini pada Tabel berikut. Tabel Refleksi Diri Pemahaman Materi No 1.



2. 3.



Materi Apakah Anda menjelaskan hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton serta mengidentifikasi penerapannya dalam kehidupan sehari-hari? Dapatkah Anda menganalisis hubungan antara gaya,



Tidak Kurang Mengu mengu mengu asai asai asai



Sangat Mengua sai



Dapatkah Anda menganalisis permasalahan dinamika gerak menggunakan Hukum Newton?



Jika menjawab “tidak menguasai” pada salah satu pertanyaan di atas, maka pelajarilah kembali materi tersebut dalam Buku Teks Pelajaran (BTP) dan pelajari ulang kegiatan belajar 1, 2, 3 yang sekiranya perlu Kalian ulang dengan bimbingan Guru atau teman sejawat. Jangan putus asa untuk mengulang lagi! Dan apabila Kalian menjawab “menguasai” pada semua pertanyaan, maka lanjutkan kegiatan berikut.



Dimana posisi kalian………



SKOR : Setelah Anda menuliskan tingkat penguasaan terhadap materi dinamika gerak lanjutkan kegiatan berikut untuk mengevaluasi penguasaan Kalian! Kerjakan latihan soal evaluasi yang diberikan oleh guru kalian. Ini adalah bagian akhir dari UKBM materi dinamika gerak mintalah tes formatif kepada Guru Anda sebelum belajar ke UKBM berikutnya. Sukses untuk Kalian!!!



TES FORMATIF 1. Sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar .



Berdasar gambar diatas , diketahui: (1) percepatan benda nol (2) benda bergerak lurus beraturan (3) benda dalam keadaan diam (4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya Pernyataan yang benar adalah.... A. (1) Dan (2) Saja B. (1) Dan (3) Saja C. (1) Dan (4) D. (1), (2) Dan (3) Saja E. (1), (2), (3) Dan (4) 2. Benda A dan B terletak di atas lantai licin. Massa benda A tiga kali massa benda B. Jika pada kedua benda bekerja gaya mendatar yang sama, maka perbandingan percepatan antara benda A dan benda B adalah …. A. 1 : 6                    D. 2 : 3 B. 1 : 3                    E. 1 : 4 C. 1 : 1 3.



Selama 10 sekon kecepatan sebuah truk yang massanya 5 ton mengalami perubahan dari 5 m/s menjadi 15 m/s. Besarnya gaya yang menyebabkan perubahan kecepatan tersebut adalah …. A. 5.000 N               D. 8.000 N B. 6.000 N               E. 9.000 N C. 7.000 N 4. Abdullah yang bermassa 60 kg berada dalam sebuah lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 ms-2 . Besarnya gaya desakan kaki Abdullah pada lantai lift adalah ….



A. 420 N                  D. 530 N B. 430 N                  E. 600 N C. 52 N 5. Berdasarkan Hukum I Newton, jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda adalah nol, kemungkinan benda tersebut akan . . . . A. Diam B. Bergerak Lurus Beraturan C. Bergerak Lurus Berubah Beraturan D. Diam atau Bergerak Lurus Beraturan E. Diam atau Bergerak Lurus Berubah Beraturan 6. Dua buah benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 3 kg dihubungkan dengan tali melalui sebuah katrol licin (massa tali diabaikan). Jika percepatan gravitasi bumi ditempat itu 10 ms , maka besarnya tegangan tali adalah ….



A. 20 N B. 21 N C. 22 N



D. 23 N E. 24 N



7.  Sebuah balok diletakkan di atas bidang miring dengan kemiringan 60º. Massa balok 4 kg. jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s². maka gaya normal bidang terhadap balok sebesar .... A. 10 N        D. 30 N B. 20 N      E. 50 N  C. 25 N 8. Sebuah balok massa 5 kg dilepas pada bidang miring licin seperti pada gambar! (g =10 m.s −2 dan tg 37 o = 3/4)



Percepatan balok adalah ... A. 4,5 M.S−2 D. 8,0 M.S−2 B. 6,0 M.S−2 E. 10,0 M.S−2 −2 C. 7,5 M.S



9. Besar gaya gesekan yang bekerja pada benda yang bergerak pada bidang miring kasar, jika gaya gesekan dengan udara diabaikan, tidak tergantung pada .... A. berat benda B. sudut miring bidang terhadap bidang horisontal C. kekasaran permukaan bidang D. kecepatan gerak benda E. massa benda



10. Berapakah besar gaya normal yang dialami oleh balok bermassa 3 kg (g = 10 m/s2) pada gambar di samping ini?



A. 44 N B. 42 N C. 30



D. 16 N E. 14 N