Tag: fisika SMA

Materi Fisika SMA – Rumus Gaya Gravitasi
AhmadDahlan.Net – Cobalah lemparkan sebuah benda ke atas. Apakah benda tersebut akan tetap mengarah ke atas ataukah akan jatuh ke bawah? Benda yang dilemparkan ke atas pasti akan jatuh ke bawah. Hal ini karena benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Penjelasan mengenai gaya gravitasi akan dibahas lebih lanjut pada artikel berikut.

A. Pengertian Gravitasi

Gravitasi merupakan gejala interaksi tarik-menarik antara benda-benda yang ada di alam karena massanya. Gaya gravitasi pertama kali dirumuskan oleh Sir Issac Newton pada tahun 1687 melalui publikasi hasil penelitiannya yang berjudul Mathematical Principal of Natural Psychology.

Hukum gravitasi berlaku untuk semua benda yang memiliki massa. Dua buah objek yang memiliki massa akan mengalami interaksi tarik menarik satu sama lain. Selain itu, interaksi tarik menarik tersebut akan mengecil bahkan akan sama dengan nol apabila jarak antara kedua benda di perbesar.

B. Persamaan Gravitasi

Persamaan yang digunakan untuk menghitung gaya gravitasi Newton adalah :
```
F_g=G×\frac{m_1×m_2}{r^2}
```
keterangan,
F_g : Gaya gravitasi (N)
G : konstanta gravitasi umum (6,72 × 10^-11 Nm²/kg²)
m₁ : massa benda 1 (kg)
m₂ : massa benda 2 (kg)
r : jarak antara kedua benda (m)

C. Contoh Soal

Dua buah benda masing – masing memiliki massa 2 kg dan 5 kg. Kedua benda tersebut dipisahkan oleh jarak sejauh 10 m. Hitunglah besar gaya tarik menarik antara kedua benda tersebut.

Pembahasan

Dik :
m₁ = 2 kg
m₂ = 5 kg
r = 10 m

Dit :
F_g = ?

Pembahasan :
F_g = (G×m₁×m₂)/r²
F_g = (6,72 × 10^-11 Nm²/kg² × 2 kg × 5 kg) / (10 m)²
F_g = (6,72 × 10^-11 Nm²/kg² × 10 kg²) / 100 m²
F_g = 6,72 × 10^-12 N
23 Januari 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Impuls
AhmadDahlan.Net – Pernahkah kalian menendang bola yang diam? Bola akan bergerak apabila kalian beri gaya berupa tendangan. Proses penendangan bola ini tentu saja berlangsung dalam selang waktu tertentu. Pemberian gaya terhadap benda yang menyebabkan benda bergerak dan berlangsung dalam waktu yang singkat disebut impuls. Adapun penjelasan lebih lanjut, mengenai impuls adalah sebagai berikut.

A. Pengertian Impuls

Impuls secara sederhana diartikan sebagai hasil kali antara besar gaya dengan selang waktu gaya yang bekerja. Impuls merupakan besaran vektor dan arah nya searah dengan gaya yang diberikan kepada benda. Satuan impuls adalah Ns. Jika waktu terjadinya tumbukan (Impuls) semakin lama, maka gaya yang bekerja pada benda akan semakin kecil.

B. Persamaan Impuls

Impuls dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
I=F×∆t=F×(t_2-t_1)
```
keterangan,
I : Impuls (Ns)
∆t : selang waktu (s)
F : besar gaya yang bekerja (N)
t₁ : waktu awal (s)
t₂ : waktu akhir (s)

C. Teorema Impuls – Momentum

Impuls dan momentum saling berhubungan satu sama lain. Hubungan keduanya dijelaskan dalam teorema impuls-momentum yang menyatakan bahwa impuls yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami oleh benda tersebut. Untuk memahami teorema tersebut, perhatikan uraian berikut.

Berdasarkan hukum II Newton diperoleh bahwa :
```
F = m×a
```
dimana,
```
a=\frac{∆υ}{∆t}=\frac{υ_2-υ_1}{∆t}
```
sehingga,
```
F=m×\frac{(υ_2-υ_1)}{∆t}
```
```
F×∆t=mv_2-mv_1
```
```
I=p_2-p_1
```
```
I=∆p
```
Berdasarkan persamaan di atas, di peroleh bahwa I (impuls) merupakan sama dengan perubahan momentum yang terjadi pada suatu benda.

D. Contoh Soal

Andi menendang bola yang memiliki massa 0,1 kg di sebuah lapangan. Apabila bola yang semula diam setelah di tendang memiliki kecepatan sebesar 30 m/s, berapakah besar impuls bola tersebut?

Pembahasan

Dik :
m = 0,1 kg
υ₁ = 0 m/s
υ₂ = 30 m/s

Dit :
I = ?

Pembahasan :
I = m(υ₂ – υ₁)
I = 0,1 kg (30 m/s – 0 m/s)
I = 0,1 kg (30 m/s)
I = 3 N.s
22 Januari 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Momentum
AhmadDahlan.Net – Jika kalian berdiri di kaki gunung dan di hadapkan pada pilihan untuk menghentikan bola basket atau bola kasti, yang manakah yang akan kalian hentikan? Pada peristiwa di atas, mungkin kalian akan memilih untuk menghentikan bola kasti. Hal ini karena bola kasti memiliki momentum yang lebih sedikit. Apakah yang dimaksud dengan momentum? Untuk mengetahui mengenai hal tersebut, perhatikan penjelasan berikut

A. Pengertian Momentum

Momentum memiliki definisi sebagai ukuran kesukaran benda untuk dihentikan. Momentum dipengaruhi oleh kecepatan dan massa yang dimiliki benda. Momentum termasuk dalam besaran vektor, dan arah momentum mengikuti arah kecepatan benda. Satuan momentum adalah kg.m/s.

B. Persamaan Momentum

Momentum dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
```
p=m.υ
```
keterangan,
p : momentum (kg.m/s)
m : massa benda (kg)
υ : kecepatan benda (m/s)

C. Hukum Kekekalan Momentum

Apabila terdapat dua buah benda yang bergerak dan saling bertabrakan, maka momentum sebelum dan setelah tumbukan adalah sama. Hal ini disebut dengan hukum kekekalan momentum. Hukum kekekalan momentum di nyatakan sebagai berikut:

momentum total sebelum tumbukan = momentum total setelah tumbukan
```
p_1+p_2=p_1'+p_2'
```
```
m_1υ_1+m_2υ_2=m_1υ_1'+m_2υ_2'
```
keterangan,
p₁ : momentum benda 1 sebelum tumbukan (kg.m/s)
p₂ : momentum benda 2 setelah tumbukan (kg.m/s)
m₁ : massa benda 1 (kg)
m₂ : massa benda 2 (kg)
υ₁: kecepatan benda 1 sebelum tumbukan (m/s)
υ₂: kecepatan benda 2 sebelum tumbukan (m/s)
υ₁‘ : kecepatan benda 1 setelah tumbukan (m/s)
υ₂‘ : kecepatan benda 2 setelah tumbukan (m/s)

D. Contoh Soal

Mobil yang bergerak dari kota A ke kota B memiliki kecepatan sebesar 50 m/s. Apabila mobil tersebut memiliki massa sebesar 10 kg, berapakah besar momentum mobil tersebut?

Pembahasan

Dik :
υ = 50 m/s
m = 10 kg

Dit :
p = ?

Pembahasan :
p = m.υ
p = 10 kg . 50 m/s
p = 500 kg.m/s

Jadi, momentum mobil tersebut adalah 500 kg.m/s
17 Januari 2022
Materi Fisika – Rumus Percepatan
AhmadDahlan.Net – Ketika sedang terburu – buru dalam mengendarai kendaraan, kita akan menambah kecepatan nya agar lebih cepat sampai ke tempat tujuan. Penambahan kecepatan pada peristiwa tersebut merupakan percepatan. Adapun penjelasan lebih lanjut mengenai percepatan adalah sebagai berikut.

A. Pengertian Percepatan

Percepatan secara sederhana merupakan pertambahan kecepatan. Berdasarkan perspektif dalam bidang fisika, percepatan merupakan perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Perubahan kecepatan yang dimaksud dapat berarti pertambahan kecepatan maupun pengurangan kecepatan benda. Percepatan merupakan besaran vektor, berarti percepatan memiliki besar dan arah. Satuan percepatan adalah m/s²

B. Persamaan

1. Percepatan

Terdapat 2 persamaan yang dapat di gunakan untuk menentukan besar percepatan pada benda. Persamaan pertama adalah :
```
a=\frac{∆υ}{∆t}=\frac{υ_2-υ_1}{t_2-t_1}
```
keterangan,
a : percepatan rata – rata (m/s²)
∆υ : perubahan percepatan (m/s)
∆t : selang waktu (s)

Selain persamaan diatas, percepatan juga dapat dihitung menggunakan persamaan dalam hukum II Newton, yaitu :
```
a=\frac{∑F}{m}
```
keterangan,
a : percepatan (m/s²)
∑F : resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
m : massa benda (kg)

2. Percepatan Sesaat

Percepatan sesaat merupakan percepatan rata – rata benda dengan selang waktu yang sangat kecil (mendekati nol). Percepatan sesaat dapat dihitung menggunakan persamaan :
```
𝑎=\lim_{(∆𝑡→0)}⁡\frac{∆υ}{∆t}
```
atau
```
𝑎_{(𝑡)}=\frac{dυ}{d𝑡}
```
keterangan,
a(t) : pecepatan sesaat (m/s²)
dυ/d𝑡 : turunan pertama dari persamaan kecepatan terhadap waktu

C. Contoh Soal

Lisa sedang mengendarai mobil ke kota A dengan kecepatan awal sebesar 54 m/s. Lisa ingin sampai lebih awal ke kota A maka ia mempercepat laju kendaraannya menjadi 74 m/s dalam waktu 10 detik. Berapa percepatan rata – rata mobil Lisa?

Pembahasan

Diketahui :
υ₁ = 54 m/s
υ₂ = 74 m/s
t₁ = 0 s
t₂ = 10 s

Ditanyakan :
a = ?

Pembahasan :
```
a = \frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{v_2-v_1}{\Delta t}
```
```
a = \frac{72-54}{10}=2  \ m/s^2
```
15 Januari 2022
Materi Fisika – Rumus Gaya
AhmadDahlan.Net – Ketika kalian mendorong meja, meja tersebut akan bergerak. Kegiatan mendorong meja merupakan contoh gaya. Gaya secara sederhana diartikan sebagai segala bentuk dorongan atau tarikan yang membuat benda bergerak, berubah bentuk, atau kembali diam. Untuk lebih mengetahui mengenai penjelasan gaya, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Gaya

Gaya merupakan interaksi yang terjadi antara objek yang menyebabkan objek berpindah posisi. Gaya merupakan besaran vektor (memiliki besar dan arah). Gaya memilliki satuan N atau Newton. Terdapat hukum mengenai gaya dan gerak yang dirumuskan oleh Sir Isaac Newton (1687). Penjelasan mengenai hukum tersebut sebagai berikut:

1. Hukum I Newton

Hukum I Newton sering disebut dengan hukum kelembaman / inersia. Hukum ini menyatakan apabila resultan gaya luar yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol (0), maka benda akan mempertahankan keadaan awalnya. Apabila benda awalnya diam, maka tetap diam dan apabila benda awalnya bergerak, maka benda akan bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Persamaan Hukum I Newton dituliskan sebagai berikut :
```
∑F=0
```
dimana ∑F merupakan resultan (jumlah) gaya yang bekerja pada benda.

2. Hukum II Newton

Hukum ini menyatakan bahwa percepatan (a) yang dihasilkan oleh resultan gaya (∑F) yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan resultan gaya tersebut, dan berbanding terbalik dengan massa benda. Persamaan hukum II Newton dituliskan sebagai berikut :
```
a=\frac{∑F}{m}
```
atau
```
∑F=m.a
```
dimana,
∑F : resultan gaya yang bekerja (N)
m : massa benda (kg)
a : percepatan benda (m/s²)

3. Hukum III Newton

Hukum ini menyatakan apabila diberikan gaya pada suatu benda (gaya aksi), maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama besar tetapi arah gayanya berlawanan (gaya reaksi).

Persamaan hukum II newton dituliskan sebagai berikut :

F_aksi = – F_reaksi

B. Contoh Soal Gaya

Perhatikan gambar berikut!

Terdapat sebuah balok yang digantungkan dengan seutas tali. Balok tersebut memiliki massa sebesar 5 kg, dan memiliki berat sebesar 50 N. Apabila balok yang digantung dalam keadaan diam, berapakah besar tegangan tali nya?

Penyelesaian

Diketahui :
m = 5 kg
w = 50 N
balok dalam keadaan diam

Ditanyakan :
Tegangan tali =….?

Penyelesaian :
Karena balok yang digantung berada dalam kondisi diam, maka berlaku hukum I Newton.
∑F = 0
Gaya berat dan gaya tegangan tali memiliki arah yang berbeda, sehingga :
∑F = 0
T – w = 0
T – 50 N = 0
T = 50 N

Jadi, tegangan tali pada saat balok dalam keadaan diam adalah 50 N
10 Januari 2022
Materi Fisika SMA – Rumus Usaha
AhmadDahlan.Net – Usaha diartikan sebagai suatu kegiatan yang mengerahkan tenaga, pikiran, atau badan guna mencapai suatu tujuan. Mendorong meja, mengangkat barang, berjalan, merupakan beberapa contoh usaha. Usaha juga termasuk salah satu besaran pada fisika. Untuk mengetahui konsep usaha dalam fisika, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Usaha

Usaha dalam fisika merupakan besarnya gaya yang diberikan untuk menggerakkan suatu benda. Sedangkan gaya sendiri merupakan interaksi yang terjadi antara objek yang menyebabkan objek bergerak. Usaha memiliki simbol W yang berasal dari kata “Work”. Usaha memiliki satuan joule (J) atau Newton-meter (N.m).

B. Rumus Usaha

Untuk menghitung usaha, kita harus memperhatikan gaya yang diberikan kepada benda.

Apabila benda diberikan gaya yang sejajar dengan permukaan yang bersentuhan dengan benda, seperti pada gambar berikut :

Usaha dapat dihitung menggunakan rumus :
```
W=F.s
```
Sedangkan apabila benda di berikan gaya membentuk sudut (θ), seperti pada gambar berikut :

Usaha dapat dihitung menggunakan rumus :
```
W =F \cos⁡θ.s
```
dimana,
W = usaha (J)
F = gaya (N)
θ = besar sudut yang dibentuk gaya
s = perpindahan (m)

C. Turunan Rumus Usaha

Rumus umum yang dapat di gunakan untuk menghitung usaha adalah :
```
W=F.s
```
F pada rumus diatas merupakan besar gaya yang diberikan kepada benda. F (gaya) dapat di hitung menggunakan rumus :
```
F=m.a
```
Sehingga, rumus usaha dapat di tuliskan sebagai berikut :
```
W=m.a.s
```
di mana,
W = usaha (J)
m = massa benda (kg)
a = percepatan (m/s²)
s = perpindahan (m)

D. Contoh Soal

Sebuah meja di tarik dengan tali sejauh 5 m. Apabila benda di tarik dengan gaya sebesar 30 N dan membentuk sudut sebesar 60 derajat, berapakah usaha yang di gunakan untuk menarik benda?

Penyelesaian

Dik :
s = 5 m
F = 30 N
θ = 60 derajat

Dit :
W = ?

Penyelesaian :

W = F cos ⁡θ . s
W =(30 N) cos ⁡(60) × 5 m
W =(30 N)(1/2) × 5 m
W =15 N × 5 m
W = 75 Nm = 75 J
3 Januari 2022