Hukum II Newton [PDF]

Citation preview

HUKUM II NEWTON Andi Adinda Samsuddin Jurusan Kimia Fakultas Sains dan Teknologi e-mail :[email protected]



Abstrak Fisika adalah salah satu ilmu pengetahuan alam dasar yang banyak digunakan sebagai dasar bagi ilmu-ilmu yang lain. Fisika adalah ilmu yang mempelajari gejala alam secara keseluruhan. Salah satu yang dipelajari dalam fisika adalah Hukum Newton. Hukum gerak Newton adalah hukum alam yang ditentukan oleh Sir Isaac Newton mengenai sifat gerak. Percobaan yang dilakukan di laboratorium adalah percobaan bagaimana hubungan antara jarak terhadap waktu dengan massa yang tetap,bagaimana hubungan antara kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap,bagaimana pengaruh jarak terhadap waktu dengan gaya yang tetap,bagaimana pengaruh kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap. Pada percobaan ini alat dan bahan yang digunakan adalah Stopwatch, Mistar, Rel presisi dan Kereta dinamika. Telah melakuka eksperimen yang bertujuan untuk membuktika hukum II Newton serta menentukan pengarh massa beban terhadap waktu tempuh untuk melewati lintasan dengan jarak tertentu. Supaya hasil lebih valid maka digunakan photogate untuk mengukur waktu tempuh suatu benda. Adapun variabel yang digunakan yaitu massa benda sebagai variabel manipulasi, glider serta jarak lintasan merupakan variabel kontrol, serta waktu tempuh sebagai variabel respon. Dari eksperimen yang dilakukan diperoleh bahwa gerak glider pada lintasan air track bergantung pada gaya konsanta yang bekerja pada sistem, dimana ketika massa beban ditambah maka gerak gliler pada lintasan akan semakin cepat yang disebabkan oleh gaya tarik beban terhadap glider yang semakin besar. Sehingga waktu tempuh glider dari photogate I hingga melintasi photogate II menjadi lebih singkat. Sedangkan penentuan percepatan sistem dan juga gaya yang bekerja pada glider melalui eksperimen maupun secara teoritis tidaklah sama dikarenakan percepatan gravitasi yang berpengaruh pada lokasi dan pengaturan besarnya angin pada blower.



Kata kunci : Gaya,Gerak,Hukum II Newton. Pendahuluan Fisika adalah salah satu ilmu pengetahuan alam dasar yang banyak digunakan sebagai dasar bagi ilmu-ilmu yang lain. Fisika adalah ilmu yang mempelajari gejala alam secara keseluruhan. Fisika mempelajari materi, energi, dan fenomena atau kejadian alam, baik yang bersifat makroskopis (berukuran besar, seperti gerak Bumi mengelilingi Matahari) maupun yang bersifat mikroskopis (berukuran kecil, seperti gerak elektron mengelilingi inti) yang berkaitan dengan perubahan zat atau energi. Fisika menjadi dasar berbagai



1



pengembangan ilmudan teknologi. Kaitan antara fisika dan disiplin ilmu lain membentuk disiplin ilmu yang baru, misalnya dengan ilmu astronomi membentuk ilmu astrofisika, dengan biologi membentuk biofisika, dengan ilmu kesehatan membentuk fisika medis, dengan ilmu bahan membentuk fisika material, dengan geologi membentuk geofisika, dan lain-lain. Hukum gerak Newton adalah hukum alam yang ditentukan oleh Sir Isaac Newton mengenai sifat gerak hukum gerak Newton itu sendiri merupakan hukum yang fundamental.artinya, hukum pertama ini tidak dapat dibuktikan berdasarkan prinsip-prinsip lain, hukum sekarang ini dapat kita dapat membahas jenis gerak yang paling umum yang merupakan dasar mekanika klasik. Salah satu yang dipelajari dalam fisika adalah hukum Newton. Soal-soal yang berkaitan dengan hukum Newton memiliki bermacam varian. Hal ini menyebabkan banyak kesalahpahaman dalam menyelesaikan soal tersebut. Kesalahpahaman yang terjadi berupa kurang pemahaman mengenai teori-teori dari hukum Newton, terutama pada hukum I Newton dan hukum II Newton. Banyak orang kurang memahami dalam penyelesaian soal, soal tersebut diselesaikan dengan menggunakan teori hukum I Newton atau hukum II Newton. Dari kurangnya pemahaman mengenai teori hukum Newton menyebabkan banyaknya kesalahan dalam pengerjaan soal-soal yang berkaitan dengan hukum Newton. Dalam kehidupan sehari-hari, gaya merupakan tarikan atau dorongan. Misalnya, pada saat kita mendorong atau menarik suatu benda atau kita menendang bola, meminta kita melakukan sesuatu gaya pada mobil mainan.benda yang dipindahkan gaya mengubahperubahan lokasi atau pindah tempat, gaya merupakan tarikan atau dorongan. Misalnya, pada waktu kita mendorong atau menarik suatu benda atau kita menendang bola, dikatakan bahwa kita mengerjakan suatu gaya dorong pada mobil mainan.Pada umumnya benda yang dikenakan gaya mengalami perubahan-perubahan lokasi atau berpindah tempat. Rumusan Masalah Rumusan masalah pada percobaan ini adalah sebagai berikut: a.



Bagaimana hubungan antara jarak terhadap waktu dengan massa yang tetap?



2



b.



Bagaimana hubungan antara kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap?



c.



Bagaimana pengaruh jarak terhadap waktu dengan gaya yang tetap?



d.



Bagaimana pengaruh kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap?



Tujuan Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah sebagai berikut: a.



Untuk mengetahui hubungan antara jarak terhadap waktu dengan massa yang tetap.



b.



Untuk mengetahui hubungan antara kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap.



c.



Untuk mengetahui pengaruh jarak terhadap waktu dengan gaya yang tetap.



d.



Untuk mengetahui pengaruh kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap.



Manfaat Dengan dilakukannya percobaan ini, banyak manfaat yang didapatkan diantaranya yaitu, mengetahui hubungan antara jarak terhadap waktu dengan massa yang tetap, mengetahui hubungan antara kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap, mengetahui pengaruh jarak terhadap waktu dengan gaya yang tetap, mengetahui pengaruh kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap. Tinjauan Pustaka Berdasarkan firman Allah Q.S Albaqarah ayat 286 yang berbunyi: ‫سا ا اَِّل ُو ْسعا اها‬ ً ‫ّٰللاُ نا ْف‬ ‫ِّف ه‬ ُ ‫اَل يُكال‬



Artinya: "Allah



tidak



membebani



seseorang



melainkan



sesuai



dengan



kesanggupannya." (Q.S Al-baqarah ayat 286) Tafsir Al-Muyassar / Kementerian Agama Saudi Arabia 286. Allah tidak membebani seseorang kecuali sesuatu yang sanggup dilakukannya, karena agama Allah dibangun di atas asas kemudahan, sehingga tidak ada sesuatu yang memberatkan di dalamnya. Barangsiapa berbuat baik, dia akan mendapatkan



3



ganjaran atas apa yang dia lakukan, tanpa dikurangi sedikitpun. Dan barangsiapa berbuat buruk, dia akan memikul dosanya sendiri, tidak dipikul oleh orang lain. Rasulullah dan orang-orang mukmin berdoa, “Ya Rabb kami, janganlah Engkau hukum kami jika kami lupa atau salah dalam perbuatan atau ucapan yang tidak kami sengaja. Ya Rabb kami, janganlah engkau bebani kami dengan sesuatu yang memberatkan dan tidak sanggup kami jalankan, sebagaimana engkau bebankan kepada orang-orang sebelum kami yang engkau hukum atas kezaliman mereka, seperti orang-orang Yahudi. Dan janganlah engkau pikulkan kepada kami perintah maupun larangan yang memberatkan dan tidak sanggup kami jalankan. Maafkanlah dosa-dosa kami, ampunilah diri kami, dan sayangilah kami dengan kemurahan-Mu. Engkaulah pelindung dan penolong kami. Maka tolonglah kami dalam menghadapi orang-orang kafir. Menurut Douglas C. Giancoli (2001 : 91 ), gaya adalah suatu dorongan dan tarikan terhadap suatu benda.Gaya tidak selalu menyebabkan gerak sebuah benda tetapi terkadang penyebab perubahan gerak suatu benda diakibatkan oleh gaya,gaya juga memiliki arah dan besar. Menurut Douglas C. Giancoli (2001 : 93 ), massa adalah ukuran inersia suatu benda, makin besar massayang dimiliki suatu benda makin susah benda tersebut mengalami perubahan posisinya.Benda yang awalnya dalam keadaan diam lebih sulit apabila benda tersebut akan digerakkan. Menurut Riani Eka Fitri (2015 : 7 ), percepatan adalah ukuran inersia atau kelembaban suatu benda atau partikel. Perubahan kecepatan suatu benda terhadap rentang waktu, percepatan dilihat sebagai gerakan suatu objek yang semakin cepat atau semakin lambat. Menurut Mikrajuddin Abdullah (2016 : 263 ), hukum II newton menjelaskan perubahan keadaan gerak benda hukum ini menyatakan bahwabenda dapat diubah keadaan geraknya jika pada benda tersebut terdapat gaya yang bekerjadan gaya yang bekerja tersebut berkaitan langsung dengan perubahan keadaan benda tersebut atau dengan kata lain percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda



4



Menurut Supadi dkk (2015 : 57 - 59 ), terdapat beberapa jenis-jenis gaya adaah sebagai berikut: Gaya berat adalah gaya grafitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Gaya berat yang dialami suatu benda besarnya sama antara massa dengan dengan percepatan grafitasi di tempat itu.Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut. W=m×g Keterangan : W = berat benda (N) m = massa benda (Kg) g = grafitasi (m/𝑠 2 ) Gaya normal adalah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, dan arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. N=W=m×g Keterangan : W = berat benda (N) m = massa benda (Kg) g = grafitasi (m/𝑠 2 ) Gaya gesek adalah gaya yang sejajar dengan bidang sentuh dan arahnya selalu berlawanan dengan arah gerak benda.Gaya gesek dibedakan menjadi dua, yaitu : Gaya gesek statis (Fs) adalah gaya gesek yang bekerja pada suatu benda selama benda tersebut dalam keadaan diam.Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut. Fs = 𝜇sN Keterangan : Fs = gaya gesekan statis (N) 𝜇𝑠 = koefisien gesekan statis N = gaya normal (N)



Gaya gesek kinetis (Fk) adalah gaya gesek yang bekerja pada suatu benda selama benda tersebut dalam keadaan bergerak Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.



5



Fk = 𝜇kN Keterangan : Fk = gaya gesekan kinetik (N) 𝜇𝑘 = koefisien gesekan kinetik N = gaya normal (N)



Metode percobaan Praktikum ini dilaksanakan pada hari jumat, tanggal 15 November 2019 di Laboratorium Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi. Alat yang digunakan pada percobaan ini yakni Stopwatch, Mistar, Rel Presisi, Kereta Dinamika. Bahan yang digunakan pada percobaan ini yakni Beban. Prosedur Kerja Prosedur pada percobaan ini adalah sebagai berikut: a.



Hubungan antara jarak dengan waktudengan massa tetap. Pertama-tama memasang kereta dinamika pada rel presisi, lalu



menentukan jarak yang akan ditempuh oleh kereta dinamika, kemudian menentukan massa beban tetap, kemudian menggerakkan kereta dinamika dengan cara menekan peluru kereta pada ujung rel presisi bersamaan dengan menekan stopwatch, lalu mencatat waktu yang dibutuhkan kereta untuk sampai kebatas yang telah ditentukan, kemudian memasukkan hasil pengamatan ke dalam tabel laporan sementara. b. Hubungan antara kecepatan dengan waktu dengan jarak yang tetap. Pertama-tama memasang kereta dinamika pada rel presisi, lalu menentukan jarak tetap yang akian ditempuh kereta dinamika, kemudian menambahkan beban yang berbeda ke kereta dinamika, lalu menggerakkan kereta dinamika bersamaan dengan menyalakan stopwatch, kemudian mencatat waktu yang dibutuhkan kereta dinamika untuk sampai kebatas yang telah ditentukan. c.



Hubungan antara kecepatan dengan waktu dengan gaya yang tetap. Pertama-tama memasang benang ke kereta dinamika dan neraca pegas,



lalu menentukan gaya tetap untuk meluncurkan kereta dinamika, kemudian menarik kereta dinamika dengan jarak yang berbeda-beda, lalu melepas kereta



6



dinamika bersamaan dengan menyalakan stopwatch,kemudian mencatat waktu yang dibutuhkan kereta dinamika untuk sampai ke batas yang telah ditentukan. d. Hubungan antara percepatan dengan waktu dengan jarak yang tetap. Pertama-tama memasang benang penghubung antara kereta dinamika dengan neraca pegas, lalu menentukan jarak tetap untuk meluncurkan kereta dinamika, kemudian menarik kereta dinamika dengan gaya yang berbedabeda,lalu melepas kereta dinamika bersamaan dengan menyalakan stopwatch, kemudian mencatat waktu yang dibutuhkan kereta dinamika untuk sampai ke batas yang telah ditentukan. Hasil dan Pembahasan Hasil pengamatan pada percobaan ini adalah sebagai berikut: A. Hubungan antara jarak dengan waktu dengan massa tetap. a) Analisis data tanpa ketidakpastian Massa = 50 gram No.



Jarak (cm)



Waktu (s) 0,61



1



40



0,51 0,59 0,62



2



50



0,75 0,88 1,22



3



60



1,10 1,03



1. Kecepatan 𝑆



v=𝑡



0,4



=0,57 =0,7 𝑚⁄𝑠 2. Percepatan



7



a=



𝑉 𝑠 0,7



=0,57 =1,22 𝑚⁄𝑠 2



b) Analisis data dengan ketidakpastian Perc.



v



∆𝑣



KR



DK



AB



PF



1



0,7



0,0063 𝑚⁄𝑠



0,9%



99,1%



3,04 𝐴𝐵



|0,7 ± 0,0063|



1. Kesalahan Mutlak(∆𝑣) ∆𝑣 = =



∆𝑠 𝑠



∆𝑡



+



𝑡



0,0005 0,4



+



×𝑣 0,005 0,57



× 0,7



= 0,0063 𝑚⁄𝑠 2. Kesalahan Relatif(KR) KR = =



Δ𝑣 v



(100%)



0,0063 0,7



(100%)



= 0,9% 3. Derajat Kepercayaan(DK) DK = 100% − 𝐾𝑅 = 100% − 0,9% = 99,1% 4. Angka Berarti AB = 1 − 𝑙𝑜𝑔



Δ𝑋 X



= 1 − log 0,009 = 3,04 𝐴𝐵 5. Pelaporan Fisika PF = ‫׀‬v±∆𝑣‫׀‬ = |0,7 ± 0,0063|



8



B. Hubungan antara kecepatan dengan waktu dengan jarak yang tetap. a) Analisis data tanpa ketidakpastian Jarak = 50 cm No.



Massa



Waktu 0,99



1



30



0,94 1,00 0,88



2



40



0,89 0,75 0,75



3



50



0,84 0,85



1. Kecepatan 𝑆



v=𝑡



0,3



=0,97 =0,51 𝑚⁄𝑠 2. Percepatan a=



𝑉 𝑠



0,51



=0,97



=0,52 m⁄s 2 b) Analisis data dengan ketidakpastian Perc.



v



1



0,51



∆𝑣 0,003 𝑚⁄𝑠



KR



DK



AB



PF



0,6%



99,4%



3,22 𝐴𝐵



|0,51 ± 0,003|



9



1. Kesalahan Mutlak(∆𝑥) ∆𝑣 = =



∆𝑠 𝑠



+



0,0005 0,3



∆𝑡



×V



𝑡



+



0,005 0,97



× 0,51



= 0,003 𝑚⁄𝑠 2. Kesalahan Relatif(KR) KR = =



Δ𝑣 v



(100%)



0,003 0,51



(100%)



= 0,6% 3. Derajat Kepercayaan(DK) DK = 100% − 𝐾𝑅 = 100% − 0,6% = 99,4% 4. Angka Berarti AB = 1 − 𝑙𝑜𝑔



Δ𝑋 X



= 1 − log 0,006 = 3,22 𝐴𝐵 5. Pelaporan Fisika PF = ‫׀‬v±∆𝑣‫׀‬ = |0,51 ± 0,003| C. Hubungan antara kecepatan dengan waktu dengan gaya yang tetap. a) Analisis data tanpa ketidakpastian Massa = 60 gr dan Gaya = 2 N No.



Jarak



Waktu 0,69



1



50



0,56 0,94 0,97



2



60



0,95 1,16



10



1,25 3



70



1,25 1,28



1. Kecepatan v= =



𝑆 𝑡 0,5 0,73



= 0,68 𝑚⁄𝑠 2. Percepatan a=



𝑉 𝑠 0,68



= 0,73 = 0,93 𝑚⁄𝑠 2 b) Analisis data dengan ketidakpastian Perc.



v



∆𝑣



KR



1



0,68



0,0047 𝑚⁄𝑠



0,6%



DK



99,4% 3,22 𝐴𝐵



1. Kesalahan Mutlak(∆𝑥) ∆𝑣 = =



∆𝑠 𝑠



+



0,0005 0,5



∆𝑡 𝑡



+



×𝑣 0,005 0,73



× 0,68



= 0,0047 𝑚⁄𝑠 2. Kesalahan Relatif(KR) KR = =



Δ𝑣 v



(100%)



0,0047 0,68



AB



(100%)



= 0,6% 3. Derajat Kepercayaan(DK) DK = 100% − 𝐾𝑅 = 100% − 0,6% = 99,4% 11



PF |0,68 ± 0,0047|



4. Angka Berarti AB = 1 − 𝑙𝑜𝑔



Δ𝑋 X



= 1 − log 0,006 = 3,22 𝐴𝐵 5. Pelaporan Fisika PF = ‫ 𝑣׀‬± ∆𝑣‫׀‬ = |0,68 ± 0,0047| D. Hubungan antara percepatan dengan waktu dengan jarak yang tetap. a) Analisis data tanpa ketidakpastian Massa = 50 gr dan Jarak = 60 cm No.



Gaya



Waktu 0,90



1



50



0,84 0,87 0,78



2



60



0,59 0,66 0,66



3



70



0,50 0,56



1. Kecepatan 𝑣=



𝑆 𝑡 0,6



= 0,87 = 0,68 𝑚⁄𝑠 2. Percepatan 𝑎=



𝑉 𝑠



0,68



= 0,87 = 0,78 𝑚⁄𝑠 2 12



b) Analisis data dengan ketidakpastian Perc.



v



∆𝑣



KR



DK



AB



PF



1



0,68



0,0039 𝑚⁄𝑠



0,58%



99,4%



3,22 𝐴𝐵



|0,51 ± 0,003|



1. Kesalahan Mutlak(∆𝑥) ∆𝑣 = =



∆𝑠 𝑠



+



0,0005 0,6



∆𝑡



×𝑣



𝑡



+



0,005 0,87



× 0,68



= 0,0039 𝑚⁄𝑠 2. Kesalahan Relatif(KR) KR = =



Δ𝑣 v



(100%)



0,0039 0,68



(100%)



= 0,58% 3. Derajat Kepercayaan(DK) DK = 100% − 𝐾𝑅 = 100% − 0,58% = 99,42% 4. Angka Berarti AB = 1 − 𝑙𝑜𝑔



Δ𝑋 X



= 1 − log 0,006 = 3,22 𝐴𝐵 5. Pelaporan Fisika PF = ‫׀‬v±∆𝑣‫׀‬ = |0,68 ± 0,0039|



13



Kesimpulan Kesimpulan pada percobaan ini sebagai berikut: a.



Hubungan antara jarak terhadap waktu, dengan massa yang tetap, yaitu semakin jauh jarak yang ditempuh suatu benda maka waktu yang diperlukansemakin lama.



b.



Hubungan antara kecepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap, yaitu semakin besar massa suatu benda maka waktu yang diperlukan semakin cepat.



c.



Pengaruh jarak terhadap waktu dengan gaya yang tetap, yaitu semakin jauh jarak yang ditempuh suatu benda maka semakin lama waktu yang diperlukan.



d.



Pengaruh percepatan terhadap waktu dengan jarak yang tetap, yaitu semakin besar gaya yang diberikan suatu benda maka waktu yang diperlukan semakin cepat.



Saran Saran pada percobaan ini sebaiknya dalam melakukan percobaan ini yaitu memahami terlabih dahulu prosedur kerja,mengetahui terlebih dahulu alat-alat yang akan digunakan dan gunakan alat sesuai dengan fungsinya.



Daftar Pustaka Abdullah, Mikrajuddin.2016. Fisika Dasar . Bandung: ITB Fitri Eka Riani dkk.2015. Gaya Angka dan Perbedaan Tekanan di Dalam dan Luar Apollo Koran . Bogor: IPB Giancolli, Dauglas C.2001. Fisika Jilid I . Jakarta: Erlangga. Sirait Ratni.2018. Pengaruh Massa Terhadap Kecepatan dan Percepatan Berdasarkan Hukun II Newton Menggunakan Linier Air Track . Medan: UIN Sumatera Utara Supadi dkk.2015. Big Book Fisika . Jakarta: Cmedia Imprint Kawan Pustaka.



14