RANGKUMAN MATERI FISIKA KELAS 10 SEMESTER 2

BAB

HUKUM NEWTON

Hukum Newton 1

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

Berdasarkan hukum ini, kamu dapat memahami bahwa suatu benda cenderung mempertahankan keadaannya. Benda yang diam akan cenderung untuk tetap diam dan benda yang bergerak akan cenderung untuk tetap bergerak. Oleh karena itu, Hukum Newton I juga disebut sebagai hukum kelembaman atau hukum inersia.

Contoh penerapan Hukum Newton I dapat kamu amati apabila kamu sedang dalam kendaraan yang sedang bergerak kemudian direm secara mendadak, maka badan kamu akan terdorong ke depan. Itulah yang dimaksud dengan “kecenderungan untuk tetap melaju”. Contoh lainnya dapat kamu amati apabila kamu sedang duduk pada kendaraan yang diam kemudian bergerak secara mendadak, maka badan kamu akan tersentak ke belakang. Itulah yang dimaksud dengan “kecenderungan untuk tetap diam”.

Contoh-contoh diatas merupakan peristiwa kelembaman atau inersia. Sifat kelembaman suatu benda ditentukan oleh massa benda tersebut. Makin besar massa benda, maka kelembamannya akan semakin besar.

Massa merupakan besaran inersia suatu benda. Semakin besar massa suatu benda, maka akan semakin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuat benda tersebut melakukan akselerasi atau percepatan. Selain itu, massa benda yang besar akan lebih susah untuk digerakkan dari posisi diam dan susah dihentikan dari kondisi bergerak.

Hukum Newton 2

Bunyi: “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya”.

Berdasarkan Hukum Newton II, kamu dapat memahami bahwa suatu benda akan bertambah kelajuannya jika diberikan gaya total yang arahnya sama dengan arah gerak benda. Akan tetapi, jika arah gaya total yang diberikan pada benda tersebut berlawanan dengan arah gerak benda maka gaya tersebut akan memperkecil laju benda atau bahkan menghentikannya.

Karena perubahan kelajuan atau kecepatan merupakan percepatan. Maka dapat disimpulkan bahwa gaya total yang diberikan pada benda dapat menyebabkan percepatan. Contoh penerapan hukum Newton II dapat kamu amati apabila kamu menendang sebuah bola (artinya kamu memberikan gaya kepada bola), maka bola tersebut akan bergerak dengan percepatan tertentu.

Hukum Newton II dinotasikan dengan rumus:

$\Sigma F = m \cdot a$

Dimana:
$\Sigma F$ = gaya total yang bekerja pada benda (N)
$m$ = massa benda (kg)
$a$ = percepatan benda (m/s2)

Hukum Newton 3

Bunyi: “Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda pertama.”

BAB

GETARAN HARMONIS

Pengertian Getaran Harmonik

Gerak harmonik merupakan gerak sebuah benda dimana grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus (bisa dinyatakan dalam bentuk sinus atau kosinus). Gerak semacam ini disebut dengan gerak osilasi atau getaran harmonik.

Contoh getaran harmonik

dawai pada alat musik
gelombang radio
arus listrik AC
denyut jantung.
Galileo di duga sudah memakai denyut jantungnya untuk pengukuran waktu dalam pengamatan gerak.

Syarat Getaran Harmonik

Syarat suatu gerak dikatakan getaran harmonik, yaitu antara lain :

Gerakannya periodik (bolak-balik).
Gerakannya selalu melewati posisi keseimbangan.
Percepatan atau gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan posisi/simpangan benda.
Arah percepatan atau gaya yang bekerja pada suatu benda selalu mengarah ke posisi keseimbangan.

Periode dan Frekuensi Getaran Harmonik

a. Periode dan Frekuensi Sistem Pegas

Pada dasarnya, gerak harmonik adalah suatu gerak melingkar beraturan pada salah satu sumbu utama. Oleh sebab itu, periode dan frekuensi pada pegas bisa dihitung dengan menyamakan antara gaya pemulih (F = -kX) dan gaya sentripetal (F = -4π 2 mf2X).

Periode dan frekuensi sebuah sistem beban pegas hanya bergantung pada massa dan konstanta gaya pegas.

Sebuah bandul sederhana terdiri atas sebuah beban bermassa m yang digantung di ujung tali ringan (massanya dapat diabaikan) yang panjangnya l. Bila beban ditarik ke satu sisi dan dilepaskan, maka beban berayun melalui titik keseimbangan menuju ke sisi yang lain.

Bila amplitudo ayunan kecil, maka bandul melakukan getaran harmonik. Periode dan frekuensi getaran pada bandul sederhana sama seperti pada pegas. Artinya, periode dan frekuensinya dapat dihitung dengan menyamakan gaya pemulih dan gaya sentripetal.

Persamaan gaya pemulih pada bandul sederhana adalah F = -mg sinθ . Untuk sudut θ kecil (θ dalam satuan radian), maka sin θ = θ . Oleh karena itu persamaannya dapat ditulis F = -mg (X/l). Karena persamaan gaya sentripetal adalah F = -4π 2 mf2X, maka kita peroleh persamaan sebagai berikut.

Periode dan frekuensi bandul sederhana tidak bergantung pada massa dan simpangan bandul, tetapi hanya bergantung pada panjang tali dan percepatan gravitasi setempat.

Contoh Soal Getaran Harmonik

Suatu benda bergetar hingga membentuk suatu gerak harmonis dengan persamaan

y = 0,04 sin 20π t

dengan y adalah simpangan dalam satuan meter, t yaitu waktu dalam satuan sekon. Tentukan beberapa besaran dari persamaan getaran harmonis tersebut:
a) amplitudo
b) frekuensi
c) periode
d) simpangan maksimum
e) simpangan saat t = 1/60 sekon
f) simpangan saat sudut fasenya 45°
g) sudut fase saat simpangannya 0,02 meter

Pembahasan
Pola persamaan simpangan gerak harmonik diatas ialah

y = A sin ωt
ω = 2π f

atau

ω = 2π/T

a) amplitudo atau A
y = 0,04 sin 20π t
↓
A = 0,04 meter

b) frekuensi atau f
y = 0,04 sin 20π t
↓
ω = 20π

2πf = 20π
f = 10 Hz

c) periode atau T
T = 1/f
T = 1/10 = 0,1 s

d) simpangan maksimum atau ymaks

y = A sin ωt
y = ymaks sin ωt

y = 0,04 sin 20π t
↓
y = ymaks sin ωt

ymaks = 0,04 m

(Simpangan maksimum tidak lain adalah amplitudo)

e) simpangan saat t = 1/60 sekon
y = 0,04 sin 20π t
y = 0,04 sin 20π (1/60)
y = 0,04 sin 1/3 π
y = 0,04 sin 60° = 0,04 × 1/2√3 = 0,02 √3 m

f) simpangan saat sudut fasenya 45°

y = A sin ωt
y = A sin θ

dimana θ adalah sudut fase, θ = ωt

y = 0,04 sin θ
y = 0,04 sin 45° = 0,04 (0,5√2) = 0,02√2 m

g) sudut fase saat simpangannya 0,02 meter
y = 0,04 sin 20π t
y = 0,04 sin θ
0,02 = 0,04 sin θ
sin θ = 1/2
θ = 30°

SIAP JUARA

Jumat, 17 Mei 2019

RANGKUMAN MATERI FISIKA KELAS 10 SEMESTER 2

BAB

Hukum Newton 1

Hukum Newton 2

Hukum Newton 3