Modul Gerak Benda [PDF]

Citation preview

MODUL IPA



GERAK BENDA DI LINGKUNGAN SEKITAR bagi siswa kelas VIII semester 1



Disusun oleh: Lisna Styaningsih, S.Pd.



KONTEN MATERI  Konsep Gerak  Gerak Lurus  Gaya  Hukum Newton



SMP MUHAMMADIYAH AL MUJAHIDIN 2020/2021



A. Pengertian Gerak pada Benda Kalian telah mengetahui dan memahami gerak pada makhluk hidup. Kalian juga telah mengetahui sistem gerak pada manusia. Bahkan, upaya menjaga kesehatan sistem gerak pada manusia juga telah kalian pahami dengan baik. Selain makhluk hidup benda-benda yang ada di sekeliling kita juga dapat bergerak. Lalu bagaimana gerak benda yang ada di sekeliling kita? Bagaimana benda dikatakan bergerak? Apa saja macam-macam gerak benda? Apakah mereka dapat bergerak dengan sendirinya atau ada penyebab lain? Mari kita pelajari lebih lanjut tentang materi gerak benda. Untuk mengetahui bagaimana benda dapat dikatakan bergerak, lakukan pengamatan berikut ini.



APA YANG DIMAKSUD DENGAN GERAK?



Kereta api melaju meninggalkan stasiun jelas dapat dikatakan bergerak. Bagaimana dengan orang yang duduk diam di kursi penumpang ketika kereta api melaju? Dapatkah mereka dikatakan bergerak? 1. Jika kamu memandang kereta api sebagai titik acuan, apakah penumpang mengalami perubahan posisi? ……………………………………… Sehingga, dapat dikatakan penumpang *(bergerak/tidak bergerak) terhadap kereta api 2. Jika kamu memandang stasiun sebagai titik acuan, apakah penumpang mengalami perubahan posisi? ……………………………………… Sehingga, dapat dikatakan penumpang *(bergerak/tidak bergerak) terhadap stasiun. 3. Jadi, yang dimaksud dengan gerak pada benda adalah ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… *) coret salah satu jawaban yang menurut kalian salah



Dari pengamatan kereta api, stasiun, dan penumpang tersebut dapat dicermati bahwa ketika kereta api sedang melaju, orang yang duduk di kursi penumpang akan mengatakan tetap berada di tempatnya dan tidak mengalami perubahan posisi. Dengan kata lain, penumpang diam atau tidak bergerak. Sedangkan ketika penumpang mengamati stasiun, maka penumpang akan mengatakan bahwa penumpang bergerak atau berpindah dan menjauh darinya seiring dengan bergulirnya waktu. Artinya, kita membutuhkan titik acuan untuk menjelaskan gerak benda tersebut. Dengan demikian, bergerak atau tidaknya suatu benda tergantung pada titik acuan yang digunakan Benda dikatakan bergerak jika kedudukannya terhadap titik acuan selalu berubah setiap waktu



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 2



Jika hanya berubah kedudukannya terhadap titik acuan, suatu benda tidak dikatakan bergerak, tetapi berpindah. Oleh karena itu, gerak bersifat relative atau nisbi. Dapatkah kalian mencari contoh-contoh benda-benda yang bergerak dan berpindah? B. Jarak, Perpindahan, Kelajuan dan Kecepatan Dalam mempelajari tentang gerak, kalian akan menemukan besaran-besaran baru yang berhubungan dengannya. Besaran tersebut, antara lain jarak, perpindahan, kelajuan, kecepatan dan percepatan/perlambatan. 1. Jarak dan Perpindahan Setiap hari kamu berangkat dari rumah ke sekolah kemudian kembali lagi ke rumah. Misalnya, jika diukur jarak rumah ke sekolah 2 km, maka jarak tempuh yang kamu lakukan setiap hari adalah 4 km. Namun perpindahan yang kamu lakukan bernilai nol km. Mengapa demikian? Ada perbedaan makna antara jarak dan perpindahan. Jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh, sedangkan perpindahan merupakan perubahan posisi awal ke posisi akhir benda. Dari pembahasan di atas dapat dinyatakan pengertian jarak dan perpindahan sebagai berikut. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh benda tanpa memperhatikan arah sehingga jarak merupakan besaran skalar Perpindahan adalah perubahan posisi awal ke posisi akhir dengan memperhatikan arahnya sehingga perpindahan merupakan besaran vektor Contoh Soal Seorang pria bermain skateboard di jalan. Ia bergerak 600 m ke kanan. Kemudian berbalik arah 300 m ke kiri hingga akhirnya berhenti. Berapakah jarak dan perpindahan yang ditempuh pria tersebut? Diketahui: Perjalanan pria bermain skateboard dapat digambarkan sebagai berikut.



Ditanyakan: a. Jarak ? b. Perpindahan? Jawab: a. Jarak yang ditempuh = 600 m + 300 m = 900 m. b. Perpindahan



= 600 m – 300 m = 300 m (ke kanan)



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 3



Latihan Soal 1) Seorang siswa berjalan ke timur sejauh 5 meter, lalu berbalik arah berjalan ke barat sejauh 3 meter. Hitunglah jarak dan perpindahan siswa tersebut! Diketahui:



Perjalanan siswa dapat digambarkan sebagai berikut:



Ditanyakan: a. Jarak ? b. Perpindahan? Jawab: a. Jarak yang ditempuh = ………………………….. = ………………………….. b. Perpindahan



= ………………………….. = …………………………..



2. Seorang berjalan ke barat sejauh 5 meter, kemudian berbelok ke selatan sejauh 3 meter dan setelah itu anak tersebut melanjutkan perjalanan kearah timur sejauh 9 meter. Hitunglah jarak dan perpindahan anak tersebut! Diketahui: Perjalanan orang tersebut dapat digambarkan sebagai berikut!



Ditanyakan: a. Jarak ? b. Perpindahan? Jawab: a. Jarak yang ditempuh = ………………………….. = ………………………….. b. Perpindahan (dengan rumus phytagoras)



= ………………………….. = …………………………..



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 4



2) Kelajuan dan Kecepatan Bergerak ditandai dengan adanya perubahan posisi atau kedudukan terhadap titik acuan tertentu. Bagaimana untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk berubah posisi? Hal ini berbicara tentang kecepatan dan kelajuan. Di pembahasan sebelumnya, kamu sudah memahami perbedaan antara jarak dan perpindahan, tahukah kamu perbedaan antara kelajuan dan kecepatan? Suatu benda yang bergerak lurus, jarak terhadap posisi awalnya (s) terus berubah sesuai dengan selang waktunya (t). Seorang anak berlari mengejar bola 5 m/s ke timur. Maka, kelajuan anak kecil tersebut adalah 5 m/s, sedangkan kecepatannya adalah 5 m/s ke arah timur. Jadi, dapat dikatakan bahwa kecepatan adalah kelajuan yang disertai arah. Dapat kita nyatakan pengertian kelajuan dan kecepatan sebagai berikut. Kelajuan adalah besarnya jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Kecepatan adalah besarnya perpindahan tiap satuan waktu.



Perbedaan kelajuan dan kecepatan dapat dilihat pada tabel berikut ini. Kelajuan Kecepatan Jarak yang ditempuh setiap selang Perpindahan yang ditempuh setiap waktu selang waktu Termasuk besaran skalar Termasuk besaran vektor (mempunyai nilai tidak bergantung (mempunyai nilai dan arah) dengan arah)) Persamaan : Persamaan : 𝑠 ∆𝑠 𝑣= 𝑣 = 𝑡 ∆𝑡 Keterangan: Keterangan: v= kelajuan (m/s2) v = kecepatan (m/s2) s= jarak (m) ∆𝑠 = perpindahan (m) t= waktu (s) ∆𝑡 = waktu (s)



Contoh Soal Sebuah benda bergerak dari A ke C melalui B. Panjang AB= 50 m, BC= 30 m dan waktu yang dibutuhkan dari A ke C adalah 20 s. Hitunglah kelajuan dan kecepatan benda tersebut! Diketahui: t = 20 sekon Perjalanan benda dai A ke C dapat digambarkan sebagai berikut:



Dari gambar perjalanan benda dari A ke C dapat diperoleh: Jarak tempuh (s) = 50 m + 30 m = 80 m Perpindahan (∆s) = 50 m – 30 m = 20 m MODUL IPA GERAK BENDA



Page 5



Ditanyakan: a. Kelajuan (v)? b. kecepatan (∆v)? Jawab: 𝑠



a. 𝑣 = 𝑡 80 𝑣= 20 𝑣 = 4 𝑚/𝑠 Jadi, kelajuan benda tersebut adalah 4 m/s ∆𝑠



b. 𝑣 = ∆𝑡 20 𝑣= 20 𝑣 = 1 𝑚/𝑠 Jadi, kecepatan benda tersebut adalah 1 m/s Latihan Soal Sebuah robot berpindah 14 meter ke timur dalam waktu 4 sekon kemudian berbelok 8 meter ke utara dalam waktu 4 sekon dan berbelok lagi 8 meter ke barat dalam waktu 2 sekon. Hitunglah kelajuan dan kecepatan robot tersebut! Diketahui: t = ….. sekon Perjalanan robot dapat digambarkan sebagai berikut:



Dari gambar perjalanan robot diatas dapat diperoleh: Jarak tempuh (s) = …………………….. Perpindahan (∆s) = ……………………. Ditanyakan: a. Kelajuan (v)? b. kecepatan (∆v)? Jawab: 𝑠



a. 𝑣 = 𝑡 … 𝑣= … 𝑣 = ⋯ 𝑚/𝑠 Jadi, kelajuan benda tersebut adalah ….. m/s



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 6



∆𝑠



b. 𝑣 = ∆𝑡 … 𝑣= … 𝑣 = 1 𝑚/𝑠 Jadi, kecepatan benda tersebut adalah ….. m/s 3) Percepatan dan Perlambatan Saat kamu mengayuh sepeda pertama perlahan-lahan, kemudian kamu kayuh semakin kuat, sepeda melaju semakin kencang. Saat sudah sampai tujuan, kamu mengerem sepeda sehingga sepeda berhenti. Tahukah kamu, saat mengayuh sepeda lebih kencang dan mengerem sepeda, sebenarnya kamu memberikan percepatan dan perlambatan pada sepeda. Tahukah kamu apa itu percepatan dan perlambatan? Percepatan dan perlambatan adalah perubahan kecepatan tiap satuan waktu.



Definisi percepatan dan perlambatan sama, perbedaan dari keduanya adalah nilai percepatan bernilai positif sedangkan perlambatan bernilai negatif Persamaan mencari percepatan/perlambatan: 𝒂=



𝜟𝒗



= 𝜟𝒕



𝑽𝒂𝒌𝒉𝒊𝒓−𝑽𝒂𝒘𝒂𝒍 𝜟𝒕



Keterangan : a = percepatan/perlambatan (m/s2) ∆v= perubahan kecepatan=kecepatan akhir-kecepatan awal(m/s) ∆t = waktu (s) Contoh Soal 1) Diketahui sebuah mobil melaju dengan kecepatan awal yaitu 20 m/s. Setelah mobil melaju 10 sekon, kecepatan mobil tersebut bertambah menjadi 60 m/s. Berapa percepatan yang dimiliki oleh mobil tersebut ? Diketahui: v1 = 20 m/s v2 = 60 m/s t = 10 s Ditanyakan: a=….? Jawab: Δv a= Δt v2 − v1 a= Δt 60 − 20 a= 10 40 10 a = 4 m/s2 a=



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 7



2) Mobil awalnya bergerak dengan kecepatan 40 m/s kemudian didepannya ada kambing lewat dan akhirnya bergerak dengan kecepatan 20 m/s dalam waktu 4 detik. Berapakah perlambatan mobil itu? Diketahui: v1 = 40 m/s v2 = 20 m/s t =4s Ditanyakan: a=….? Jawab: a=



Δv Δt



a=



v2 − v1 Δt



a=



20 − 40 10



a=



−20 10



a = -2 m/s2 Latihan Soal 1) Ranu mengendarai sepeda motor mula-mula kecepatannya 5 m/s, kemudian dipercepat secara beraturan selama 10 sekon hingga kecepatannya menjadi 25 m/s. Tentukan percepatan kendaraan Ranu! Diketahui: v1



= ….. m/s



v2



= ….. m/s



t



= ….. s



Ditanyakan: a=….? Jawab: a=



Δv Δt



v2 − v1 Δt …..− ….. a= ….. a=



a=



….. …..



a = ….. m/s2 MODUL IPA GERAK BENDA



Page 8



2) Ayah Meta mengendarai sepeda motor, mula-mula ia jalankan dengan kecepatan 20 m/s. Karena ia telah mendekati rumahnya, sepeda motor direm secara beraturan selama 5 sekon hingga berhenti tepat di depan rumah. Tentukan perlambatan sepeda motor yang dikendarai ayah Meta! Diketahui: v1



= ….. m/s



v2



= ….. m/s



t



= ….. s



Ditanyakan: a=….? Jawab: a=



Δv Δt



v2 − v1 Δt …..− ….. a= ….. a=



a=



….. …..



a = ….. m/s2 C. Gerak Lurus Suatu gerak yang lintasannya lurus disebut gerak lurus. Misalnya, Ani berjalan pada jalan yang lurus. Mula-mula ia berjalan pelan, tetapi setelah melihat cuaca mendung, jalannya dipercepat dan saat melintasi jalan yang rusak, jalannya diperlambat. Hal ini berarti Ani berjalan tidak beraturan walaupun lintasannya lurus, sehingga kecepatannya berubah-ubah atau tidak teratur. Benda yang bergerak lurus dibedakan menjadi dua, yaitu : 1. Gerak Lurus Beraturan (GLB) Pernahkah kamu memerhatikan kereta api yang bergerak di atas relnya? Apakah lintasannya berbelok-belok? Gambar 4. memperlihatkan bahwa lintasan kereta api adalah garis lurus. Karena kereta api bergerak pada lintasan yang lurus, maka kereta api mengalami gerak lurus. Jika masinis kereta api menjalankan kereta api dengan kelajuan tetap, maka untuk selang waktu yang sama, kereta api Gambar 4. Lintasan kereta api berupa garis lurus (Sumber: sindonews.co)



MODUL IPA GERAK BENDA



akan menempuh jarak yang sama. Nah, gerak yang dialami oleh kereta api tersebut dinamakan gerak lurus beraturan.



Page 9



Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda pada lintasan yang lurus di mana pada setiap selang waktu yang sama, benda tersebut menempuh jarak yang sama (gerak suatu benda pada lintasan yang lurus dengan kelajuan tetap).



2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)



Gambar 9. Gerak bola yang dijatuhkan merupakan contoh gerak lurus berubah beraturan Sumber : Dokumen Penulis



Pernahkah kamu memerhatikan mobil berjalan yang akan berhenti atau sedang mulai berjalan? Bagaimanakah kecepatannya? Tentu kecepatannya tidak selalu tetap atau mengalami perubahan. Gerak mobil tersebut merupakan contoh gerak lurus berubah beraturan. Masih ingatkah kamu disebut apakah perubahan kecepatan tiap satuan waktu? Perhatikan Gambar 9! Sebuah bola dijatuhkan dari suatu ketinggian. Kamu dapat mengamati bahwa jarak antara dua kedudukan bola yang berdekatan bertambah secara tetap. Hal ini berarti bola yang dijatuhkan mengalami perubahan kecepatan yang sama setiap sekonnya. Dari contoh tersebut, kamu dapat mendefinisikan bahwa gerak lurus berubah beraturan.



Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan lurus dan mengalami perubahan kecepatan yang sama setiap sekonnya atau mengalami percepatan yang sama. Gerak lurus suatu benda yang perubahan kecepatannya selalu bertambah disebut gerak lurus dipercepat. Sedangkan gerak suatu benda yang perubahan kecepatannya selalu berkurang disebut gerak lurus diperlambat.



Perbedaan keduanya dapat dicermati pada tabel berikut. GLB



GLBB kecepatan Mempunyai kecepatan berubah – ubah (𝑣 ≠ tetap)



Mempunyai tetap (𝑣 = tetap) Percepatan nol (𝑎 = nol) Rumus GLB ∆𝑠



v = ∆𝑡



Keterangan : v = kecepatan (m/s) ∆s = perpindahan (m) ∆t = waktu (s)



MODUL IPA GERAK BENDA



Percepatan tetap (𝑎 = tetap) GLBB Dipercepat GLBB diperlambat Rumus GLBB vt = vo ± at s = vot ± ½ at2 vt2= vo2 ± 2as (Rumus ini tidak dipakai semua, pilih salah satu rumus, dengan menentukan mana variabel yang diketahui dan ditanyakan) Keterangan : vt= kecepatan akhir (m/s) vo= kecepatan awal (m/s) a= percepatan/perlambatan (m/s2) s = jarak (m) Page 10



Pola Tetesan oli pada GLB :



keterangan : jarak setiap tetesan oli "sama"



t= waktu (sekon) Saat akan melaju vt = vo + at S = vot + ½ at2 vt2= vo2 + 2as (Rumus ini tidak dipakai semua, pilih salah satu rumus, dengan menentukan mana variabel yang diketahui dan ditanyakan) Gerak Jatuh Bebas Sama seperti rumus awal tadi hanya t diubah menjadi h (ketinggian) dan a diubah g (percepatan gravitasi) vt = vo + gt h = vot + ½ gt2 vt2= vo2 + 2gh (Rumus ini tidak dipakai semua, pilih salah satu rumus, dengan menentukan mana variabel yang diketahui dan ditanyakan) Pola Tetesan Oli pada GLBB



Saat akan berhenti (direm) vt = vo - at S = vot - ½ at2 vt2= vo2 - 2as (Rumus ini tidak dipakai semua, pilih salah satu rumus, dengan menentukan mana variabel yang diketahui dan ditanyakan) Gerak Vertikal ke atas Sama seperti rumus awal tadi hanya t diubah menjadi h (ketinggian) dan a diubah g (percepatan gravitasi) vt = vo - gt h = vot - ½ gt2 vt2= vo2 - 2gh (Rumus ini tidak dipakai semua, pilih salah satu rumus, dengan menentukan mana variabel yang diketahui dan ditanyakan)



Gerak mobil dari Q – R adalah Gerak mobil dari P – Q GLBB dipercepat adalah GLBB diperlambat Tetesan oli dipercepat



pada



GLBB Tetesan oli diperlambat



pada



GLBB



keterangan : keterangan : Jika dipercepat pola tetesan jika diperlambat pola oli semakin merenggang tetesan oli semakin merapat. Ticker timer dari GLB



Ticker Timer GLBB dipercepat



Ticker Timer GLBB diperlambat



keterangan : Jarak setiap MODUL IPA GERAK BENDA



Page 11



ketukan ticker timer "sama" Keterangan: Jika dipercepat ketukan tiker timer semakin keterangan : jika merapat diperlambat ketukan ticker timer semakin merenggang. Grafik Hubungan v – t Grafik Hubungan v – t Grafik Hubungan v – t



Kecepatan tetap Grafik Hubungan s – t



GLBB dipercepat Grafik Hubungan s – t



Saat GLBB dipercepat



Contoh: 1. Kereta api bergerak dengan kecepatan tetap di rel 2. Bola kelereng menggelinding pada papan yang mendatar 3. Mobil bergerak di jalan tol dengan kecepatan tetap



GLBB diperlambat Grafik Hubungan s-t



Saat GLBB diperlambat



Contoh: Contoh: 1. Buah kelapa jatuh dari 1. Sebuah bola yang pohonnya (GLBB dilempar ke atas (GLBB dipercepat) diperlambat) 2. Bola kelerang yang 2. Mobil yang bergerak menggelinding pada pada jalan menanjak papan miring (GLBB (GLBB diperlambat) dipercepat) 3. Sepeda yang dikayuh pada jalanan menurun (GLBB dipercepat)



Contoh Soal 1) Seorang anak berlari dengan kecepatan 10 m/s. Berapa perubahan kedudukan anak tersebut selama 20 detik? Diketahui: v



= 10 m/s



t



= 20 s



Ditanyakan: ∆s=….? Jawab:



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 12



v=



Δs Δt



Δs = v x Δt Δs = 10 x 20 Δs= 200 m 2) Sebuah mobil mula-mula diam dan kemudian bergerak dipercepat sehingga dalam 4 sekon kecepatannya menjadi 24 m/s. Hitunglah! a. Percepatan b. Jarak yang ditempuh Diketahui: vo



= 0 m/s



vt



= 24 m/s



t



=4s



Ditanyakan: a. a=…? b. s=….? Jawab: a. Kita tentukan terlebih dahulu apakah termasuk GLB, GLBB dipercepat, atau diperlambat. Karena mobil akan melaju, berarti termasuk GLBB dipercepat. Kemudian tentukan rumus, karena yang diketahui v0, vt, dan t sedangkan yang ditanyakan a, maka kita pilih rumus vt = vo + at vt = vo + at 24= 0 + a.4 24 – 0 = 4a 24 = 4a a



=



24 4



a = 6 m/s2 b. Kita tentukan terlebih dahulu apakah termasuk GLB, GLBB dipercepat, atau diperlambat. Karena mobil akan melaju, berarti termasuk GLBB dipercepat. Kemudian tentukan rumus, karena yang diketahui v0, vt, t, a sedangkan yang ditanyakan ∆s , maka kita pilih rumus S = vot + ½ at2 s = vot + ½ at2 s = 0.4+ ½ 6.(4)2 s = 0+ ½ 6.16 s = 3.16 s= 48 m



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 13



3) Sebuah mobil berjalan 20 m/s direm hingga berhenti dalam waktu 4 detik. Jarak yang ditempuh selama pengereman adalah ….. m Diketahui: vo



= 20 m/s



vt



= 0 m/s



t



=4s



Ditanyakan: s=….? Jawab: Terlebih dahulu kita mencari perlambatannya, caranya: kita tentukan terlebih dahulu apakah termasuk GLB, GLBB dipercepat, atau diperlambat. Karena mobil akan melaju, berarti termasuk GLBB diperlambat. Kemudian tentukan rumus, karena yang diketahui v0, vt, dan t sedangkan yang ditanyakan a, maka kita pilih rumus vt = vo - at vt = vo - at 0= 20 - a.4 4a = 20 a



=



20 4



a = 5 m/s2 Kemudian kita mencari jarak tempuh, caranya: kita tentukan terlebih dahulu apakah termasuk GLB, GLBB dipercepat, atau diperlambat. Karena mobil akan melaju, berarti termasuk GLBB dipercepat. Kemudian tentukan rumus, karena yang diketahui v0, vt, t, a sedangkan yang ditanyakan ∆s , maka kita pilih rumus S = vot + ½ at2 s = vot + ½ at2 s = 20.4+ ½ 5.(4)2 s = 80+ ½ 5.16 s = 80 + 8.5 s= 80 + 40 s= 120 meter Latihan Soal 1) Sedan merah mula-mula bergerak dengan kecepatan 4 m/s, setelah menempuh jarak 20 m kecepatannya menjadi 16 m/s. Hitunglah ! a. Percepatan mobil sedan b. Waktu yang diperlukan untuk mencapai percepatan tersebut 2) Seorang pembalap mula-mula melaju dengan kecepatan 30 m/s. kemudian motornya di rem sehingga dalam 3 sekon berhenti. Hitunglah! a. Perlambatan yang diberikan b. Jarak tempuh mulai dari direm hingga berhenti D. Gaya 1. Pengertian Gaya



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 14



Gambar 13. Tarikan dan Dorongan (sumber : pelajaran-jitu.blogspot.co.id)



Gaya merupakan besaran vector karena memiliki satuan, besaran dan arah. Gaya merupakan suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak. Gaya juga bisa diartikan sebagai dorongan atau tarikan yang akan mempercepat atau memperlambat gerak suatu benda. Kita dalam kehidupan sehari-hari tanpa disadari melakukan gaya yaitu kegiatan mendorong atau menarik yang membuat benda bergerak, misalkan; mendorong meja, menarik pintu, membuka buku, dan masih banyak lagi. Besar gaya dapat diukur dengan alat yang disebut dinamometer. Satuan gaya dinyatakan dalam Newton (N). Gaya dapat memengaruhi gerak dan bentuk benda 2. Macam – Macam Gaya Gaya dapat dibedakan menjadi 2 yakni : 1) Gaya Sentuh adalah gaya yang bekerja pada benda secara langsung. Jenis gaya sentuh adalah gaya otot, gaya gesek, gaya pegas, gaya tegangan tali, dan gaya normal. 2) Gaya Tak Sentuh adalah gaya yang bekerja tidak langsung pada benda. Jenis gaya tak sentuh adalah gaya gravitasi, gaya listrik, dan gaya magnet 3. Pengaruh Gaya terhadap Benda Pengaruh Gaya terhadap Benda, antara lain: 1) Mengubah bentuk suatu benda Suatu benda saat dikenai gaya yang cukup dapat mengakibatkan benda tersebut berubah bentuk. Semakin besar gaya yang dikenakan semakin besar pula perubahan bentuk pada benda tersebut. Contoh, kaleng minuman yang kosong saat diinjak dengan keras akan penyok, batu besar jika Gambar 14. Kaleng Penyok dipukul dengan palu akan pecah menjadi batu(Sumber : fotokita.net) batu yang berukuran lebih kecil, tanah liat atau plastisin ditekan oleh jari bentuknya berubah. 2) Mengubah arah gerak benda Ketika suatu benda bergerak gaya dapat mengubah arah benda menjadi berbeda dari arah sebelum dikenai gaya. Contoh lain, misalnya seorang anak yang melempar bola ke arah anak yang lain kemudian dipukul balik, maka arah bola berubah. Gambar 15. Anak Bermain Kasti Sumber : dinarwidyaningrum.blogspot.com



3) Menyebabkan benda diam menjadi bergerak dan sebaliknya



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 15



Benda yang diam dapat bergerak jika diberi gaya. Contoh kelerang yang tadianya diam akan bergerak setelah disentil, lemari yang tadinya diam akan bergerak setelah diberi gaya dengan dorongan. Dalam hal ini gaya dapat mempengaruhi gerak benda. Benda yang bergerak, jika diberi Gambar 16. Mobik Nabrak gaya dapat mengakibtkan benda Pohon tersebut berubah menjadi diam, Sumber : regalianews.com berubah arah, atau juga bisa bergerak lebih cepat. Contoh: bola yang bergerak akan diam apabila ditahan dengan kaki, bola yang yang dilempar ke arah tembok akan berubah arah setelah menumbuk tembok; mobil yang sedang bergerak di rem akan melambat kemuadian berhenti; sepeda yang sedang bergerak dakan berhenti atau kecepatannya berkurang bila ada yang menarik dari belakang. 4) Menyebabkan perubahan kecepatan gerak benda Ketika mendorong sebuah gerobak akan terasa cepat apabila dilakukan oleh dua orang dibandingkan satu orang. Hal tersebut karena adanya perbedaan gaya mempengaruhi kecepatan gerobak. Contoh pengaruh gaya yang dapat mempercepat gerak suatu benda: a. Awalnya mobil berkecepatan 40 m/s setelah diberi gaya dengan menambah tekanan kaki pada pedal gas, gaya mesin akan bertambah maka kecepatan mobil bertambah. b. Bola yang sedang menggelinding dilapang kemudian ditendang dengan keras maka kecepatan gerak bola itu bertambah cepat. 4. Cara Melukis Gaya Gaya adalah besaran yang memiliki besar dan arah. Oleh karena itu, gaya termasuk besaran vektor. Dalam lukisan gaya besarnya nilai atau besar gaya dinyatakan dengan panjang anak panah sedangkan arah gaya ditunjukkan oleh arah anak panah. Gaya yang mengarah ke kanan atau ke atas bernilai positif dan gaya yang mengarah ke kiri atau ke bawah bernilai negatif. Jadi, untuk melukiskan gaya digunakan aturan sebagai berikut. 1) Panjang anak panah melukiskan besarnya gaya. 2) Arah anak panah merupakan arah gaya. 3) Pangkal anak panah merupakan titik tangkap gaya. Contoh: O L P Keterangan: O = Pangkal gaya P = Arah gaya L = OP = besar/ nilai gaya 5. Resultan Gaya Perpaduan dua gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda disebut resultan gaya. Bentuk-bentuk resultan gaya sebagai berikut: 1. Gaya segaris dan searah Apabila dua gaya yang segaris atau searah dipadukan menjadi satu maka nilai resultannya adalah jumlah dari dua nilai gaya tersebut. Jadi, R = F1+F2. Perhatikan gambar berikut! MODUL IPA GERAK BENDA



Page 16



F1 F2 F1



F2



R 2. Gaya segaris dan berlawanan arah Apabila dua gaya yang segaris dan berlawanan arah dipadukan maka nilai resultannya adalah selisih dari gaya yang lebih besar dikurangi gaya yang lebih kecil. Jadi, R = F1+ (-F2). F1 F2 R 3. Gaya membentuk sudut/ arahnya saling tegak lurus Apabila dua gaya yang bekerja pada benda saling tegak lurus maka resultannya adalah akar dari jumlah kuadrat masing-masing gaya. Jadi, R = √𝑭𝟏 𝟐 + 𝑭𝟐 𝟐 . F1



R



F2



c. Jika gaya-gayanya tidak pada satu garis:



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 17



Mari kita pelajari gaya dengan panduan LKPD 2



LKPD 2



Gaya



Sebuah



logam



didorong



dengan



tangan



dapat



bergerak dan berpindah tempat dari posisi awalnya. Kemudian coba dekatkan sebuah magnet pada logam tersebut (tanpa sentuhan), apakah logam juga bergerak? Buatlah pertanyaan masalah yang ingin kalian ketahui berdasarkan fenomena tersebut!



PERTANYAAN MASALAH



A. Tujuan Menganalisis pengaruh gaya terhadap benda. B. Alat dan Bahan No 1 2 3 4



Alat Platisin Bola pingpong Karpet Penggaris



Jumlah 1 bungkus 1 buah 1 buah 1 buah



C. Langkah Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan untuk percobaan ini. 2. Lakukan percobaan sederhana sesuai pada kolom kegiatan dalam tabel hasil pengamatan di bawah ini. 3. Catat hasil observasimu dalam tabel hasil pengamatan.



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 18



D. Tabel Pengamatan Kegiatan 1. Perhatikan gambar



Tekan plastisin dengan telapak tanganmu seperti pada gambar. 2. Perhatikan gambar



Tiup bola pingpong dengan dorongan yang sama pada alas karpet dan keramik secara bergantian. Ukurlah jarak tempuh bola pimpong pada masing-masing alas. 3. Perhatikan gambar



Kondisi plastisin mula-mula: ...................................................................... ...................................................................... ...................................................................... Kondisi plastisin setelah ditekan: ...................................................................... ...................................................................... ...................................................................... Bola pingpong pada alas karpet: ...................................................................... ...................................................................... ...................................................................... ...................................................................... Bola pingpong pada alas keramik: ...................................................................... ...................................................................... ...................................................................... ...................................................................... Bola pingpong yang ditiup dari arah yang sama dengan arah geraknya akan ...................................................................... ...................................................................... ......................................................................



Tiup sebuah bola pingpong yang sedang bergerak kea rah yang sama seperti awal geraknya. Kemudian tiup lagi dari arah Bola pimpong yang ditiup dari arah yang berlawanan dengan arah yang berlawanan. geraknya akan ...................................................................... ...................................................................... ......................................................................



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 19



E. Pertanyaan Diskusi 1. Apa yang terjadi pada plastisin setelah dibentuk mainan? Mengapa? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 2. Bagaimana keadaan bola setelah digelindingkan? Apakah kedudukan bola pingpong berubah? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 3. Apa yang menyebabkan kedudukan bola pingpong berubah? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 4. Adakah perbedaan jarak bola pingpong antara yang didorong di alas karpet dan keramik? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 5. Jelaskan penyebab perbedaan jarak antara bola yang diberi dorongan di alas karpet dan keramik! ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 6. Pada kegiatan ketiga, bagaimana gerakan bola pingpong yang ditiup dari arah yang sama dengan arah geraknya? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 7. Pada saat kamu meniup bola dari arah yang berlawanan, apakah bola tetap bergerak ke arah yang sama atau berubah arah? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 8. Jika terjadi perubahan arah, apakah yang menyebabkan bola tersebut berubah arah? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 9. Apa saja macam-macam gaya dan contohnya dalam kehidupan sehari-hari? (carilah referensi dari handout atau buku siswa kalian) ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 10. Ada kalanya suatu benda dikenai lebih dari satu gaya. Dua gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda dapat dijumlahkan, besaran ini disebut juga dengan ………………………………………………………………………………………………………………………………………………



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 20



11. Pada kejuaraan tarik tambang putri, Eni menarik dengan gaya 30 N ke barat, sedangkan Tina menarik dengan gaya 50 N ke timur. Tentukan besar resultan gaya kedua anak tersebut dan arahnya!



......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... F. Simpulan Gaya dapat berpengaruh terhadap benda, yaitu ……………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………........ Resultan gaya adalah …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………



E. Hukum Newton dan Penerapannya pada Gerak Benda dan Gerak Makhluk Hidup



Newton memiliki nama lengkap Sir Isaac Newton seorang ilmuwan kelahiran Inggris dengan nama kecil Isaac anak laki-laki keluarga Newton seorang petani di pedesaan Inggris. Lahir di Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, 4 Januari 1643. Atas jasa-jasa beliau terhadap Ilmu pengetahuan serta mengharumkan nama bangsa dan kerajaan Inggris pada saat itu maka kerajaan memberikan gelar kebangsawanan “Sir”. Nama Newton diabadikan untuk penamaan satuan gaya “Newton”. 1 Newton = 1kgms-2. Isaac Newton (1642-1727) adalah ilmuwan Inggris yang mendalami ilmu dinamika. Dinamika adalah cabang fisika yang mempelajari gerak suatu benda. Newton mengemukan tiga hukum yang menghubungan dengan gerak, yakni sebagai berikut.



Gambar 18. Sir Isaac Newton Sumber: wikipedia.org



1. Hukum I Newton Pernahkan kalian naik mobil dan tiba-tiba mobil direm? Kalian pasti merasakan seperti ada seseorang yang mendorong sehingga badan maju kedepan. Hal itu terjadi karena badan kita mempertahankan posisi bergerak sesuai dengan bergeraknya mobil. Bagaimana ketika mobil tersebut mendadak digas? Badan kalian pasti akan terjengkang ke belakang seperti ada yang mendorong dari depan. Hal tersebut terjadi karena badan mempertahankan posisi yaitu posisi ketika berhenti. Nah, dari peristiwa tersebut dapat disimpulkan dalam Hukum I Newton.



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 21



“Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap”.



Oleh karena itu, hukum I Newton juga sering disebut sebagai hukum kelembaman atau hukum inersia. Ukuran kuantitas kelembaman suatu benda adalah massa. Makin besar massa suatu benda, makin besar kelembamannya. Saat mengendarai sepeda kita bisa langsung memperoleh kelajuan besar dalam waktu singkat. Namun, saat naik kereta, tentu memerlukan waktu yang lebih lama untuk mencapai kelajuan yang besar. Hal itu terjadi karena kereta api memiliki massa yang jauh lebih besar daripada massa sepeda motor. Secara matematis Hukum I Newton dapat ditulis



∑F = 0 Contoh penerapan Hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hati, antara lain: 1) Pena yang berada di atas kertas di meja akan tetap disana ketika kertas ditarik secara cepat. 2) Ketika kita berdiri dalam bus yang sedang melaju kencang, tiba-tiba bus direm, para penumpang akan terdorong ke depan. 3) Demikian juga saat tiba-tiba bus dipercepat (di gas), para penumpang terlempar ke belakang. Karena tubuh penumpang sedang mempertahankan posisi diamnya. 4) Ayunan bandul sederhana. Bandul jika tanpa gaya dari luar akan tetap bergerak , dengann percepatan nol. 5) Pada lift diam atau bergerak dengan kecepatan tetap, maka percepatannya nol. Oleh karena itu, berlaku keseimbangan gaya (hukum I Newton). 6) Saat kita salah memasang taplak padahal makanan sudah di taruh di atasnya. Tenang, ketika kita tarik taplak tersebut lurus dan cepat, makanan tidak akan bergeser. 7) Benda diam yang ditaruh di meja tidak akan jatuh kecuali ada gaya luar yang bekerja pada benda itu. 8) Bola Tolak peluru : akan diam jika tidak diberikan gaya dari luar. Dalam tolak peluru, sifat kekekalan sebuah benda terdapat pada peluru itu sendiri. Pada saat peluru dilempar, peluru akan terus bergerak secara beraturan setelah itu akan jatuh dan berhenti, titik dimana peluru itu akan berhenti, dan akan terus diam jika tidak digerakkan. 9) Pada saat Dribbling : bola akan terus bergerak beraturan, dan berhenti jika bola di pegang kedua tangan. 10) Seseorang yang turun dari sebuah bis yang masih melaju akan terjerembab mengikuti arah gerak bis. 11) Kardus yang berada diatas mobil akan terlempar ketika mobil tiba-tiba membelok. 2. Hukum II Newton Dari kedua gambar diatas, mobil manakah yang lebih muda didorong? Mengapa? Hal ini berkaitan dengan Hukum II Newton yang membahas hubungan antara gaya, massa dan percepatan. Hal ini disebabkan massa mobil I lebih kecil daripada massa mobil II dan karena massa berbanding terbalik dengan percepatan benda. Semakin kecil massa benda, semakin besar percepatannya. Jadi, mendorong mobil yang MODUL IPA GERAK BENDA



Page 22



ringan akan lebih cepat daripada mendorong mobil yang massanya lebih besar. Maka dapat diketahui bunyi Hukum II Newton sebagai berikut. “Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan masa benda" Rumus



∑𝐹 = 𝑚. 𝑎



Keterangan: F = Gaya m = massa a = percepatan



Contoh penerapan Hukum II Newton dalam kehidupan seharihari, anatar lain: 1) Badak besar mendorong badak kecil sehingga badak kecil terpental. 2) Truk yang membawa massa (benda) sedikit maka bisa mendapatkan percepatan yang lebih besar dibandingkan truk yang muatan massanya banyak. 3) Pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam keadaan diam. 4) Bus yang melaju dijalan raya akan mendapatkan percepatan yang sebanding dengan gaya dan berbading terbalik dengan massa bus tersebut. 5) Permainan Kelereng. Kelereng yang kecil saat dimainkan akan lebih cepat menggelinding, sedangkan kelereng yang lebih besar relatif lebih lama (percepatan berbanding terbalik dengan massanya). 6) Saat melakukan lemparan tolak peluru : bola akan lebih jauh dan cepat jika diberikan lemparan yang kuat begitu sebaliknya. 7) Pada saat berlari : Menambah gaya kecepatan agar menghasilkan percepatan yang maksimal. Semakin besar gaya yang dikeluarkan oleh seorang atlit, maka akan semakin besar percepatannya. 8) Mobil yang mogok akan lebih mudah didorong oleh dua orang, dibandingkan diorong oleh satu orang. 9) Jika terjadi tabrakan antara sebuah mobil dengan kereta api, biasanya mobil akan terseret puluhan bahkan ratusan meter dari lokasi tabrakan sebelum akhirnya berhenti. Terseretnya mobil menunjukkan terjadinya perubahan kecepatan pada mobil, karena massa mobil jauh lebih kecil dari pada massa kereta api, maka dengan gaya yang sama mobil medapan percepatan yang sangat besar, sedangkan kereta api tidak mengalami percepatan. 10) Pada saat shooting : cepat dan lambat pergerakan bola basket mempengaruhi jarak bola. Saat melakukan shooting, seorang atlet harus menentukan kekuatan gaya yang dibutuhkan untuk memasukkan sebuah bola ke dalam ring, tergantung jarak antara atlet dan ring.



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 23



3. Hukum III Newton Pernahkan kalian bermain Bola seperti pada Gambar ? Pada saat bola ditumbukan ke bawah dengan pelan, bagaiamana pantulan bola yang dihasilkan? Pada saat bola ditumbukan ke bawah dengan keras, bagaimana pantulan yang dihasilkan? Besarnya pantulan pada bola tergantung pada kekuatan kita saat menumbkkan bola ke bawah. Hal ini sesuai dengan Hukum III Newton, yang menyebutkan



Gambar 19. Anak sedang bermain bola



“ ketika benda pertama mengerjakan gaya ke benda kedua, maka benda kedua tersebut akan memberikan gaya yang sama besar ke benda pertama namun berlawanan arah atau gaya aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda. Contoh lain adalah pada peristiwa orang berenang. Gaya aksi dari tangan ke air mengakibatkan gaya reaksi dari air ke tangan dengan besar gaya yang sama namun arah gaya berlawanan, sehingga orang tersebut akan terdorong ke depan meskipun tangannya mengayuh ke belakang. Karena massa air jauh lebih besar daripada massa orang, maka percepatan yang dialami orang akan jauh lebih besar daripada percepatan yang dialami air. Hal ini mengakibatkan orang tersebut akan melaju ke depan. Secara matematis Hukum III Newton dapat ditulis



Gaya aksi =gaya reaksi Contoh penerapan Hukum III Newton dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: 1) Seseorang memakai sepatu roda dan berdiri menghadap tembok. Jika orang tersebut mendorong tembok (aksi), maka tembok mendorongnya dengan arah gaya yang berlawanan (reaksi). 2) Ketika menekan ujung meja dengan tangan, tangan kita mengerjakan gaya pada meja (aksi). Dan sebaliknya ujung meja pun menekan tangan kita (reaksi). 3) Ketika kaki pelari menolak papan start ke belakang (aksi), papan start mendorong pelari ke depan (reaksi) sehingga pelari dapat melaju ke depan. 4) Ketika seorang perenang menggunakan kaki dan tangannya untuk mendorong air ke belakang (aksi), air juga akan mendorong kaki dan tangan perenang ke depan (reaksi). 5) Ketika kita berjalan di atas tanah, telapak kaki kita mendorong tanah ke belakang. Sebagai reaksi, tanah mendorong kaki kita ke depan sehingga kita dapat berjalan. 6) Ketika kita menembak, senapan mendorong peluru ke depan (aksi). Sebagai reaksi, peluru pun mendorong senapan ke belakang. 7) Ketika mendayung perahu, pada waktu mengayunkan dayung, pendayung mendorong air ke belakang (aksi). Sebagai reaksi, air memberi gaya pada dayung ke depan, sehingga perahu bergerak ke depan. 8) Ketika seseorang membenturkan kepalanya ke tiang (aksi), dia akan merasa sakit karena tiang memberikan gaya pada dia (reaksi). 9) Ketika orang menendang bola, kaki memberikan gaya ke bola (aksi). Reaksi: bola memberikan gaya ke kaki.



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 24



10) Ketika peluncuran roket, roket mendorong asap ke belakang (aksi). Reaksi: asap mendorong roket ke atas. 11) Ketika mobil berjalan, ban mobil berputar ke belakang (aksi). Reaksi : mobil bergerak ke depan. 12) Ketika Anda duduk di kursi Anda, tubuh Anda memberikan gaya ke bawah pada kursi dan kursi mengerahkan gaya ke atas pada tubuh Anda. 13) Seekor ikan menggunakan sirip untuk mendorong air ke belakang. Karena hasil dari kekuatan interaksi timbal balik, air juga harus mendorong ikan ke depan, mendorong ikan melalui air. 14) Seekor burung terbang dengan menggunakan sayapnya. Sayap burung mendorong ke bawah udara. Karena hasil dari kekuatan interaksi timbal balik, udara juga harus mendorong ke atas burung. Aksi-reaksi pasangan kekuatan memungkinkan burung untuk terbang. 15) Ketika kita meniup balon sampai mengembang, dan kemudian melepaskannya. Ketika mulut balon dilepaskan, balon mendorong udara keluar. Pada saat yang sama, udara juga mendorong balon. Gaya dorong udara menyebabkan balon terbang. 16) Ketika melakukan percobaan dengan menaiki perahu dan melemparkan sesuatu, entah batu atau benda lain ke luar dari perahu. Ini dilakukan ketika perahu sedang diam. Maka perahu akan bergerak ke belakang jika anda melempar ke depan, dan sebaliknya. 17) Ketika ikan gurita bergerak ke depan dengan menyemprotkan air ke belakang (gaya aksi); air yang disemprotkan tersebut mendorong ikan gurita ke depan (gaya reaksi), sehingga ikan gurita bisa berenang bebas di dalam air laut. 18) Pantulan bola basket saat dribbling : Saat bola didribbling, pasti memanfaatkan lantai sebagai tempat untuk memantulkan bola tersebut ke atas. 19) Sebuah lokomotif menarik gerbong, gaya diberikan lokomotif kepada gerbong. Singkatnya, ketiga hukum yang dikemukan oleh Newton sebagai berikut. Hukum I Newton “Sebuha benda dikatakan lembam, jika pada benda itu tidak ada gaya-gaya yang bekerja atau resultan yang berkerja sama dengan nol, sehingga benda tersebut akan dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan” Disebut Inersia/Kelembaman ∑𝑭 = 𝟎



Hukum II Newton “percepatan benda berbanding lurus dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa”



Hukum III Newton “jika kita memberikan gaya aksi pada benda lain maka benda lain akan memberikan gaya reaksi yang besarnya sama namun arahnya yang berlawanan.”



Disebut percepatan



Disebut aksi-reaksi



𝒂=



∑𝑭 𝒎



𝑭𝒂𝒌𝒔𝒊 =𝑭𝒂𝒌𝒔𝒊



Contoh: Contoh: Contoh: 1. Mobil direm mendadak 1. Truk bermuatan 6 ton bergerak 1. Semburan gas ke bawah maka penumpang lebih lambat dibandingkan truk menyebabkan roket dapat terdorong ke depan bermuatan 3 ton meluncur ke atas 2. Gelas yang diletakkan 2. Seekor badak besar beradu 2. Seorang melakukan MODUL IPA GERAK BENDA



Page 25



di atas taplak tidak dengan badak kecil sehingga mendayung perahu karet akan bergeser ketika badak kecil terpental 3. Pada saat menyelam, kaki taplak ditarik dengan 3. Tukang becak akan mengayuh dan tangan penyelam cepat becaknya lebih cepat jika massa mendorong air ke belakang penumpangnya semakin ringan sehinga badan penyelam 4. Jika mobi didorong oleh orang terdorong ke depan banyak lebih cepat 4. Seekor ikan menggunakan dibandingkan dengan ketika sirip untuk mendorong air mobil didorong oleh satu orang ke belakang 5. Seekor burung terbang menggunakan sayapnya



Mari kita buktikan hukum I Newton dengan percobaan berikut dengan panduan LKPD 3



LKPD 3



Hukum I newton



A. Tujuan



1. Menganalisis adanya inersia (sifat kelembaman) suatu benda berdasarkan Hukum I Newton B. Alat dan Bahan



No 1 2



Alat Batu Baterai Ukuran D Kertas



Jumlah 1 buah 1 buah



C. Langkah Kerja



1. Letakkan selembar kertas di atas meja yang datar dan sebuah batu baterai ukuran D diletakkan dalam posisi tegak berdiri di atas selembar kertas tersebut dalam keadaan diam. 2. Tariklah kertas tersebut dengan cepat dalam satu kali sentakan. Ulangi percobaan tersebut beberapa kali dengan cara yang sama. Amatilah keadaan batu baterai secara seksama.



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 26



3. Kemudian kertas dikembalikan ke kedudukan semula dan batu baterai diletakkan lagi dalam posisi tidur di atas kertas hingga dalam keadaan diam. 4. Tariklah kertas tersebut secara perlahan-lahan dan tanpa sentakan. Ulangi percobaan tersebut beberapa kali dengan cara yang sama. Amatilah keadaan batu baterai secara seksama.



5. Tariklah kertas lagi secara perlahan-lahan seperti di atas kemudian hentikan tarikan secara tiba-tiba. Ulangi percobaan tersebut beberapa kali dengan cara yang sama. Amatilah keadaan batu baterai secara seksama 6. Jawablah pertanyaan diskusi di bawah ini untuk menganalisis data hasil percobaan. D. Pertanyaan Diskusi



1. Bagaimana keadaan batu baterai setelah kertas ditarik cepat dengan sekali sentakan? Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Jelaskan! _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ ______________________________________________________ 2. Bagaimana keadaan batu baterai setelah kertas ditarik secara perlahan-lahan?



Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Jelaskan! _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ ______________________________________________________ 3. Bagaimana keadaan batu baterai setelah kertas ditarik secara perlahan-lahan lalu



tiba-tiba dihentikan? Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Jelaskan! _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ MODUL IPA GERAK BENDA Page 27 ______________________________________________________



4. Berilah contoh benda/peristiwa yang menerapkan hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari! __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ E. ________________________________________________ Simpulan



Berdasarkan hasil percobaan dan analisis diskusi, maka dapat disimpulkan bahwa: Hukum I Newton kelembaman yaitu



menjelaskan bahwa benda memiliki inersia atau sifat



……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………



Mari kita lakukan percobaan untuk membuktikan Hukum II Newton dengan menggunakan aplikasi PHeT Interactive Simulation



Hukum Ii newton A. Pengantar



Dalam Hukum I Newton, kita telah belajar bahwa jika tidak ada gaya (resultan gaya) yang bekerja pada sebuah benda, maka benda tersebut akan tetap diam, atau jika benda tersebut sedang bergerak maka benda tersebut tetap bergerak dengan laju tetap pada lintasan lurus. Apa yang terjadi jika resultan gaya tidak sama dengan nol ? Silahkan lakukan kegiatan berikut ini. Selamat belajar Hukum II Newton.



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 28



B. Tujuan



1. Mengetahui hubungan antara gaya diberikan pada benda (F) dengan percepatan gerak benda (a) 2. Mengetahui hubungan antara massa benda (m) dengan percepatan gerak benda (a) C. Alat dan Bahan



Aplikasi PhET Interactive Simulation



D. Langkah Kerja



KEGIATAN 1 (Pengaruh massa (m) terhadap percepatan (a)) 1. Bukalah aplikasi PhET Interactive Simulation pada komputer. 2. . Klik menu “Play With Simulations”, kemudian pilih sub menu “Fisika” > “Gerak” (“Motion”). 3. Lalu pilihlah simulasi “Force and Motion : Basics” 4. Klik tombol “Play” pada tampilan simulasi “Force and Motion : Basics”, untuk memulai menjalankan program. 5. Pilih “Acceleration”, sehingga muncul tampilan sebagai berikut.



6. Beri tanda centang (✔) pada box Gaya yang dikenakan (Force), Resultan gaya (Sum of Force), Nilai (Values), Massa benda (Masses), dan Percepatan (Acceleration). Sistem bekerja tanpa gaya gesekan (Friction > None), sehingga muncul tampilan sebagai berikut.



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 29



7. Tetapkan massa benda (m) 200 kg dengan memilih dan memindahkan benda dengan massa 200 kg ke lintasan gerak benda. 8. Tetapkan gaya yang dikenakan (Applied Force) 50 N, dengan cara mengubah tombol >> pada kotak pengatur gaya. 9. Lakukan langkah no.8 dengan mengganti nilai gaya menjadi 100 N, 150 N, 200 N, dan 250 N. 10. Amatilah percepatan gerak benda yang dihasilkan (Acceleration). 11. Masukkan hasil pengamatan pada Tabel 1. KEGIATAN 2 (Pengaruh gaya yang dikenakan (F) terhadap percepatan (a)) 1. Ulangi langkah no. 1 s.d. 6 pada Kegiatan 1 2. Tetapkan gaya yang dikenakan (Applied Force) 100 N, dengan cara mengubah mengubah tombol >> pada kotak pengatur gaya. 3. Tetapkan massa benda (m) 50 kg dengan memilih dan memindahkan benda dengan massa 50 kg ke lintasan gerak benda, seperti tampilan berikut ini.



4. Lakukan langkah no.3 dengan mengubah massa benda menjadi 100 kg, 150 kg, 200 kg, dan 250 kg. 5. Amatilah percepatan gerak benda yang dihasilkan (Acceleration). 6. Masukkan hasil pengamatan pada Tabel 2. E.Tabel Data Hasil Pengamatan



Tabel 1 No 1. 2. 3. 4. 5.



Massa benda (kg) 200 200 200 200 200



MODUL IPA GERAK BENDA



Gaya (Newton) 50 100 150 200 250



Percepatan (m/s2)



Page 30



Tabel 2 No 1. 2. 3. 4. 5.



Gaya (Newton) 50 50 50 50 50



Massa benda (kg) 50 100 150 200 250



Percepatan (m/s2)



F. Pertanyaan Diskusi



1. Berdasarkan pada Tabel 1, dengan massa benda tetap, bagaimana besarnya nilai percepatan gerak benda jika gaya yang dikenakan pada benda semakin besar?



2. Bagaimana hubungan antara percepatan gerak benda (a) dengan gaya yang dikenakan pada benda (F)?



3. Berdasarkan pada Tabel 2, dengan gaya tetap, bagaimana besarnya nilai percepatan gerak benda jika massa benda semakin besar?



4. Bagaimana hubungan antara percepatan gerak benda (a) dengan massa benda (m)?



5. Jika percepatan gerak benda dinyatakan sebagai a, gaya yang dikenakan pada benda sebagai F, dan massa benda sebagai m, buatlah hubungan antara ketiga besaran tersebut dalam bentuk persamaaan matematika!



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 31



6. Pada sebuah benda yang memiliki massa 200 kg, berapakah percepatan geraknya jika benda tersebut didorong oleh gaya 300 Newton?



G. Simpulan



Berdasarkan seluruh kegiatan yang kalian lakukan, buatlah simpulan apa saja yang sesuai dengan tujuan kegiatan ini!



Untuk lebih memahami konsep yang ada pada Hukum I, II, dan III Newton, mari kita lakukan kegiatan berikut dengan panduan LKPD 4



LKPD 4



Penerapan hukum newton



A. Tujuan



Menganalisis peristiwa-peristiwa penerapan hukum I, II, dan III Newton B. Petunjuk



Lengkapi tabel berikut dengan analisis peristiwa-peristiwa yang tertera pada tabel. Centang apakah pertistiwa tersebut merupakan penerapan dari Hukum I, II, atau III Newton, kemudian tuliskan alasanmu pada kolom alasan dengan baik dan benar!



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 32



C. Hasil Analisis



No 1.



2.



3.



4.



5.



6.



Peristiwa



Hukum Newton I II III



Alasan



Dua ekor kijang yang saling beradu kekuatan terpental akibat saling mendorong satu sama lain. Dua ekor badak jantan yang bermassa sama melakukan adu kekuatan untuk memperebutkan daerah kekuasaan. Keduanya saling mendorong dengan gaya yang sama, sehingga tidak ada satupun badak yang bergeser dari posisinya. Seekor anak badak bermainmain dengan induknya. Anak badak tersebut terpental ke belakang karena mencoba mendorong induknya dengan kuat. Seekor elang terbang bebas di udara dengan cara mengepakkan sayapnya ke bawah. Kecepatan udara yang lebih cepat di bagian atas sayap mengakibatkan elang tersebut terangkat ke atas. Seekor gajah betina mendorong anaknya ke sungai untuk minum. Gajah betina tersebut mendorong anaknya dengan hati-hati karena massa tubuhnya yang jauh lebih besar daripada massa tubuh anaknya. Seorang joki kuda mengikuti Kompetisi final berkuda. Pada menit terakhir kuda yang ditungganginya berhenti



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 33



7.



8.



9.



10.



secara tiba-tiba, sehingga joki tersebut terpental ke depan. Seekor ikan berenang di dalam air dengan cara menggerakkan siripnya ke belakang. Hasilnya air juga mendorong ikan ke depan melalui air. Seekor kuda berlari dengan kecepatan konstan sambil membawa sebuah paket di punggungnya. Secara tibatiba kambing tersebut berhenti sehingga terlempar ke depan. Ketika berjalan, otot-otot kaki bekerja berpasangan untuk menggerakkan kaki. Saat melangkah ke depan, maka kaki anak menekan tanah ke belakang, tanah memberi gaya yang sama besarnya dengan kaki Balon ditiup kemudian dilepaskan. Angin keluar dari balon dan balon terdorong ke depan.



B. Kesimpulan



……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………



MODUL IPA GERAK BENDA



Page 34