GLBB, GAYA DAN HUKUM NEWTON SMP

Quiz 1:
 Fullscreen Mode

Teori dan Rumus Lengkap: Percepatan, Gaya, dan Hukum Newton

1. Gaya (Force)

Gaya adalah dorongan atau tarikan yang dapat menyebabkan perubahan gerak atau bentuk suatu benda. Gaya memiliki besar dan arah, sehingga merupakan besaran vektor.

• Simbol gaya: F
• Satuan gaya: Newton (N), dimana 1 N = 1 kg·m/s²

Jenis-jenis gaya:

• Gaya sentuh: gaya yang terjadi akibat kontak langsung, seperti gaya gesek, gaya dorong, gaya tarik.
• Gaya tak sentuh: gaya yang bekerja tanpa kontak langsung, misalnya gaya gravitasi, gaya magnet.

2. Percepatan (Acceleration)

Percepatan adalah perubahan kecepatan benda dalam satu satuan waktu. Percepatan juga merupakan besaran vektor yang menunjukkan seberapa cepat kecepatan berubah.

\[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \]

Dimana:

• a = percepatan rata-rata (m/s²)
• Δv = perubahan kecepatan (m/s)
• Δt = selang waktu (s)

3. Hukum Newton

Hukum Newton I (Hukum Kelembaman)

Setiap benda akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan kecuali ada gaya luar yang bekerja mengubah keadaannya.

Contoh: Buku di atas meja akan tetap diam sampai ada gaya yang menarik atau mendorongnya.

Hukum Newton II (Hukum Percepatan)

Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.

\[ \vec{F} = m \vec{a} \]

Dimana:

• F = gaya total (N)
• m = massa benda (kg)
• a = percepatan (m/s²)

Hukum Newton III (Aksi dan Reaksi)

Setiap aksi akan menimbulkan reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.

Contoh: Ketika kita mendorong dinding, dinding juga memberikan gaya dorong yang sama besar ke arah kita.

4. Resultan Gaya

Jika ada beberapa gaya bekerja pada sebuah benda, maka gaya-gaya tersebut dapat dijumlahkan secara vektor untuk mendapatkan resultan gaya.

• Jika gaya-gaya searah, maka resultannya adalah jumlah besar gaya-gaya tersebut:
  \[ F_{resultan} = F_1 + F_2 + \cdots \]
• Jika gaya-gaya berlawanan arah, maka resultannya adalah selisih besar gaya-gaya tersebut, dengan arah gaya yang lebih besar:
  \[ F_{resultan} = |F_1 - F_2| \]

5. Berat dan Massa

Massa adalah banyaknya materi dalam suatu benda (kg), sedangkan berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut.

\[ W = m \times g \]

Dimana:

• W = berat (N)
• m = massa benda (kg)
• g = percepatan gravitasi (m/s²), di Bumi biasanya 9,8 atau dibulatkan 10 m/s²

Berat benda akan berbeda jika berada di planet lain karena nilai g berbeda, misalnya di Bulan beratnya sekitar 1/5 berat di Bumi.

6. Contoh Soal dan Penyelesaian Singkat

• Soal: Sebuah sepeda motor bermassa 200 kg dan pengendaranya 70 kg, percepatan 4 m/s². Berapa gaya total yang bekerja?
  Penyelesaian:
  Massa total = 200 + 70 = 270 kg
  Gaya = massa × percepatan = 270 × 4 = 1080 N
• Soal: Bus bermassa 5000 kg direm dengan gaya 12500 N dari kecepatan 50 m/s. Berapa jarak yang ditempuh sampai berhenti?
  Penyelesaian:
  Gunakan rumus GLBB: \(v^2 = v_0^2 + 2as\), dengan \(v=0\) (berhenti), \(a = F/m = -12500/5000 = -2.5\, m/s^2\)
  Maka:
  0 = 50^2 + 2 \times (-2.5) \times s \Rightarrow s = \frac{50^2}{2 \times 2.5} = 500\, m

7. Diagram SVG Gaya dan Resultan

Teori dan Rumus Lengkap: Percepatan, Gaya, Hukum Newton, dan GLBB

7. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

GLBB adalah gerak pada lintasan lurus dimana kecepatan benda berubah secara teratur karena percepatan tetap.

Rumus-rumus GLBB:

\( v = v_0 + a t \)

Kecepatan akhir (\(v\)) adalah kecepatan awal (\(v_0\)) ditambah percepatan (\(a\)) dikali waktu (\(t\)).

\( v^2 = v_0^2 + 2 a s \)

Kecepatan akhir kuadrat berhubungan dengan kecepatan awal kuadrat, percepatan, dan jarak tempuh (\(s\)).

\( s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \)

Jarak tempuh (\(s\)) selama waktu \(t\) dengan kecepatan awal \(v_0\) dan percepatan \(a\).

Keterangan:

• v = kecepatan akhir (m/s)
• v_0 = kecepatan awal (m/s)
• a = percepatan (m/s²)
• t = waktu (s)
• s = jarak tempuh (m)

8. Jarak dan Perpindahan

Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh benda, merupakan besaran skalar (hanya besar, tanpa arah).

Perpindahan adalah perubahan posisi benda dari titik awal ke titik akhir, merupakan besaran vektor (memiliki besar dan arah).

Contoh perbedaan jarak dan perpindahan:

• Jika seseorang berjalan 10 m ke barat lalu 5 m ke timur, maka:
  • Jarak = 10 m + 5 m = 15 m
  • Perpindahan = 10 m (barat) - 5 m (timur) = 5 m ke barat

\[ \text{Jarak} = \sum \text{panjang lintasan} \]

\[ \text{Perpindahan} = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} \]

Untuk gerak dua dimensi, perpindahan dihitung menggunakan jarak garis lurus antara posisi awal dan akhir.

9. Contoh Soal GLBB dan Jarak-Perpindahan

• Soal GLBB: Sebuah mobil bergerak dari keadaan diam dengan percepatan 2 m/s² selama 10 detik. Hitung kecepatan akhir dan jarak yang ditempuh mobil tersebut.
  Penyelesaian:
  Kecepatan akhir:
  \( v = 0 + 2 \times 10 = 20 \, m/s \)
  Jarak tempuh:
  \( s = 0 \times 10 + \frac{1}{2} \times 2 \times 10^2 = 100 \, m \)
• Soal Jarak dan Perpindahan: Seorang siswa berlari 80 m ke timur lalu 60 m ke utara. Hitung jarak dan perpindahannya.
  Penyelesaian:
  Jarak = 80 m + 60 m = 140 m
  Perpindahan:
  \( \sqrt{80^2 + 60^2} = \sqrt{6400 + 3600} = \sqrt{10000} = 100 \, m \)

10. Kesimpulan

Rumus GLBB sangat berguna untuk menghitung kecepatan, jarak, dan waktu pada benda yang bergerak dengan percepatan tetap. Memahami perbedaan jarak dan perpindahan penting untuk menganalisis gerak benda secara tepat, terutama dalam konteks fisika gerak lurus.