Bab 4 membahas hukum-hukum Newton tentang dinamika, termasuk hukum pertama, kedua, dan ketiga Newton. Hukum-hukum ini menjelaskan hubungan antara gaya, percepatan, dan perubahan momentum pada benda. Contoh penerapan hukum-hukum ini untuk berbagai situasi gerak juga dijelaskan.
1. Bab 4 Hukum Newton dan Dinamika
Pendahuluan
Bidang fisika yang hanya mempelajari gerak tanpa mengindahkan
penyebab munculnya gerak tersebut dinamakan kinematika. Dalam
kinematika kita membahas benda yang tiba-tiba bergerak, tiba-tiba
berhenti, tiba-tiba berubah kecepatan, tanpa mencari tahu mengapa hal
tersebut terjadi. Pada bab ini dan beberapa bab berikutnya kita akan
mempelajari gerak beserta penyebab munculnya gerak tersebut. Dalam
fisika bidang ini dinamakan dinamika.
2. 4.1. Hukum Newton Ttg Gerak
Hukum Newton I
Semua benda cenderung mempertahankan keadaannya: benda yang diam tetap
diam dan benda yang bergerak, tetap bergerak dengan kecepatan konstan.
Hukum Newton II
(4.1) (4.2)
(4.3)
Persamaan (4.2) atau (4.3) merupakan hukum II Newton dalam bentuk paling umum. Ke dua
persamaan tersebut diterapkan untuk kasus di mana massa benda berubah-ubah selama
gerak atau tidak berubah. Massa benda yang berubah selama gerak dijumpai pada roket
atau benda yang bergerak mendekati laju cahaya di mana efek relativitas sudah mulai
muncul. Pada kecepatan tersebut massa benda bergantung pada kecepatannya.
(4.4)
Hukum Newton II menyatakan bahwa laju perubahan momentum benda sama
dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut.
3. Hukum Newton III
Hukum ini mengungkapkan keberadaan gaya reaksi yang sama besar dengan
gaya aksi, tetapi berlawanan arah. Jika benda pertama melakukan gaya pada
benda kedua (gaya aksi), maka benda kedua melakukan gaya yang sama besar
pada benda pertama tetapi arahnya berlawanan (gaya reaksi).
Gambar 4.2 Diagram gaya bebas pada benda.
Gambar 4.1 Benda di atas bidang datar yang licin ditarik
ke kiri dengan gaya F.
Gaya-gaya yang bekerja pada benda adalah:
1. Gaya berat (akibat gravitasi) yang arahnya ke bawah
2. Gaya penahan yang dilakukan oleh lantai yang arahnya ke atas, tegak lurus lantai.
Gaya ini disebut gaya normal.
3. Gaya tarikan tali yang arahnya ke kiri.
4. N = W
Gaya netto dalam arah horizontal adalah F sehingga percepatan dalam arah
horizontal adalah
(4.5)
(4.6)
5. (4.7)
i) Gaya total arah horizontal yang bekerja pada
benda adalah
(4.8) (4.9)
6. (ii) Gaya total arah vertikal yang bekerja pada benda
(4.10)
a) Jika benda belum bergerak dalam arah vertikal maka Fv = 0
(4.11)
b) Jika benda sudah mulai bergerak dalam arah vertikal maka N = 0
sehingga gaya arah vertikal yang bekerja pada benda adalah
(4.12)
(4.13)
7. Benda di atas bidang miring
Gaya total arah sejajar bidang (4.14)
Akibatnya percepatan benda dalam arah sejajar bidang adalah
(4.15)
Gaya total arah tegak lurus bidang adalah
Gaya tersebut nol karena benda tidak bergerak dalam arah tegak lurus bidang.
(4.16)
8. Gaya total arah sejajar bidang adalah
(4.17)
Percepatan benda dalam arah sejajar bidang memenuhi
(4.18)
(4.19)
9. Tegangan Tali
Benda berrmassa m1, m2, dan m3 dihubungkan dengan tali. Benda m3 ditarik
dengan gaya mendatar F. Percepatan ketiga benda sama besarnya (karena
dihubungkan oleh tali), yaitu
(4.20)
(4.21)
(4.22)
Gaya total arah mendatar yang bekerja pada
benda m3 adalah F – T2. Dengan adanya
percepatan a maka terpenuhi F - T = m3a yang
menghasilkan tegangan tali
