IPA Kelas VIII Semester Genap

IPA

Esti Widiawati

KELAS VIII SEMESTER GENAP

ESTI WIDIAWATI

IPA Kelas VIII Semester Genap

Esti Widiawati

Kata Pengantar

Mata pelajaran IPA termasuk dalam mata pelajaran utama

yang diujikan dalam Ujian Nasional. Mata pelajaran ini pada

prinsipnya mempelajari tentang Alam yang meliputi aspek-aspek :

1) Makhluk Hidup dan Proses Kehidupan, 2) Materi dan Sifatnya, 3)

Energi dan Perubahannya, dan 4) Bumi dan Alam Semesta.

Keempat aspek tersebut secara merata dipelajari mulai kelas VII

sampai kelas IX.

Di kelas VIII semester genap ini aspek materi yang dipelajari

mengenai Energi dan Perubahannya, yang dibagi menjadi 9 bab.

Buku ini selain berisi konsep materi Energi dan Perubahannya ,

juga dilengkapi dengan contoh soal dan latihan soal (plus kunci

jawaban). Harapannya siswa dapat memanfaatkan buku ini untuk

lebih memahami materi dan juga mampu menggunakan rumus

dalam penghitungan.

Besar harapan penulis supaya buku ini bermanfaat. Penulis

senantiasa mengharapkan kritik dan saran untuk penyempurnaan

buku ini. Terima kasih.

Kudus, Januari 2014

Penulis

IPA Kelas VIII Semester Genap

Daftar Isi

Kata Pengantar ....................................................................................................... ii

Daftar Isi .............................................................................................................. iii

Bab 1. Gaya .............................................................................................................. 1

Bab 2. Hukum Newton ........................................................................................... 11

Bab 3. Usaha dan Energi ....................................................................................... 16

Bab 4. Pesawat Sederhana ................................................................................... 27

Bab 5. Tekanan ........................................................................................................ 37

Bab 6. Getaran ....................................................................................................... 50

Bab 7. Bunyi ............................................................................................................. 56

Bab 8. Cahaya ......................................................................................................... 69

Bab 9. Alat Optik ..................................................................................................... 85

Daftar Pustaka ....................................................................................................... 94

Kunci Jawaban Latihan Soal .................................................................................. 95

Esti Widiawati

Sebuah gaya adalah dorong atau tarikan pada sebuah benda yang

dihasilkan dari interaksi objek dengan objek lain. Setiap kali ada

interaksi antara dua benda, maka terdapat gaya diantara keduanya.

Ketika interaksi berhenti, maka kedua benda tidak lagi memiliki gaya.

Gaya hanya ada sebagai hasil dari suatu interaksi. Akibat adanya gaya maka benda dapat mengalami :

a. Gerakan / perubahan kecepatan,

b. Perubahan bentuk, dan

c. Perubahan arah gerak

d. Perubahan kedudukan (berubah posisi)

Dalam bentuk sederhana, semua gaya (interaksi) antara objek

dapat digolongkan ke dalam dua kategori besar:

1. gaya yang berasal dari kontak langsung (gaya sentuh), dan

2. gaya yang dihasilkan dari kontak tak langsung (gaya tak sentuh)

Gaya yang berasal dari kontak langsung (disebut juga gaya

sentuh) adalah jenis-jenis gaya yang terjadi ketika dua benda

berinteraksi (secara fisik berhubungan satu sama lain atau bersentuhan)

secara langsung. Contoh gaya kontak langsung antara lain : gaya gesek,

gaya tekan, gaya normal, dan gaya hambatan udara.

Gaya yang dihasilkan dari kontak tidak langsung adalah jenis-

jenis gaya yang dihasilkan ketika dua benda berinteraksi tidak secara

langsung, namun mampu mengerahkan dorongan atau tarikan meskipun

secara fisik terpisah. Contoh yang termasuk gaya ini antara lain :

a. gaya gravitasi. Sebagai contoh, matahari dan planet-planet

mengerahkan tarik gravitasi satu sama lain meskipun pemisahan

spasial yang besar. Bahkan ketika kaki Anda meninggalkan bumi

IPA Kelas VIII Semester Genap

dan Anda tidak lagi dalam kontak fisik dengan bumi, ada tarikan

gravitasi antara Anda dan bumi.

b. Gaya listrik . Sebagai contoh, proton dalam inti atom dan elektron

di luar inti mengalami tarikan listrik terhadap satu sama lain

meskipun terdapat ruang kecil yang memisahkan mereka.

c. Dan gaya magnet. Sebagai contoh, dua magnet dapat menghasilkan

tarikan pada satu sama lain meskipun dipisahkan oleh jarak

beberapa sentimeter

Gaya kontak langsung

(gaya sentuh)

Gaya kontak tak langsung

(gaya tak sentuh)

Gaya gesek Gaya gravitasi

Gaya tekan, Gaya listrik

Gaya normal Gaya magnet

Gaya hambatan udara

Gaya pegas

Gaya dapat diukur dengan menggunakan satuan metrik

standar yang dikenal sebagai Newton. Newton disingkat dengan

"N." Untuk menyatakan "10,0 N" berarti 10,0 Newton. Satu

Newton adalah jumlah gaya yang dibutuhkan untuk

menggerakkan benda dengan massa 1 kg- dengan percepatan 1

m / s / s (atau 1 m/s2). Alat ukur gaya yang paling sederhana dan

dapat mengukur besarnya gaya secara langsung adalah neraca

pegas (dinamometer).

1 Newton adalah jumlah gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan

benda dengan massa 1 kg- dengan percepatan 1 m /s2

Esti Widiawati

Besar gaya didapatkan dari perkalian massa benda dengan percepatan :

Contoh Soal :

Balok A massa 40 kg dan balok B massa 20 kg berada di atas permukaan

licin didorong oleh gaya F sebesar 120 N seperti diperlihatkan gambar

berikut!

Tentukan : Percepatan gerak kedua balok !

Diketahui :

m A = 40 kg

m B = 20 kg

F = 120 N

Ditanya : a = ?

Jawab :

Σ F = ma

120 = (40 + 20) a

a = 120/60 m/s2

= 2 m/s2

Latihan Soal :

Sebuah kotak dengan massa 40 kg didorong seseorang sampai bergerak

dengan percepatan 2 m/s2. Tentukan besarnya gaya dorong pada kotak

tersebut !

Gaya termasuk besaran vektor karena memiliki besar dan arah.

Dapat dilukiskan dengan anak panah. Panjang anak panah menyatakan

nilai (besar) gaya sedangkan arah anak panah menyatakan arah gaya.

IPA Kelas VIII Semester Genap

Misalnya : sebuah meja didorong dengan gaya 4 newton kearah

kanan, maka gambar diagram vektornya adalah

O F

Panjang OF =3 cm, 1 cm mewakili 1N Arah OF menyatakan arah gaya ke kanan

Latihan Soal :

Apabila gaya 12 N digambarkan dengan anak panah sepanjang 6 cm,

maka anak panah sepanjang 30 cm menggambarkan gaya sebesar ....

Dalam kehidupan sehari-hari, gaya yang bekerja pada satu

benda tidak hanya satu. Maka terjadilah penggabungan dua gaya atau

lebih yang nantinya akan mempengaruhi arah gerak maupun percepatan

pada suatu benda. Keseluruhan gaya yang bekerja pada suatu benda

dapat diganti dengan sebuah gaya yang disebut

.

Dalam kehidupan sehari-hari terkadang kita jumpai gaya yang

bekerja pada satu benda yang berlawanan arah besarnya sama. Maka

berapakah resultannya? Apakah yang terjadi terhadap benda. Tentu

Resultante Gaya adalah penjumlahan dari dua gaya atau lebih

Resultante gaya disimbolkan dengan : FR / ∑ F

Prinsip Resultante gaya adalah : jika gaya yang bekerja searah maka gaya (F)

ditambahkan, dan apabila berlawanan maka F dikurangkan

F1 F2

F3

Pada gambar disamping maka besarnya resultante gaya adalah : ∑ F = F1+F2-F3

Esti Widiawati

benda akan diam karena jumlah kedua gaya tersebut sama dengan nol.

Keadaan ini disebut benda berada dalam kesetimbangan.

Contoh Soal :

Pada sebuah balok bekerja gaya seperti pada gambar. Hitung gaya

pengganti (FR) gaya-gaya tersebut !

Diketahui :

F1 = 8 N

F2 = -6 N

F3 = -7 N

Ditanya : FR = ?

Jawab :

FR = F1 + F2 + F3

= 8 – 6 – 7

= - 5 N

Atau bisa dikatakan gaya pengganti = 5 N kearah kanan

Latihan Soal :

Dua buah gaya F1 = 45 N dan F2= 55 N memiliki arah yang

berlawanan. Resultan kedua gaya tersebut adalah ....

Apa yang akan terjadi apabila kita berjalan di lantai yang licin?

Mengapa kita merasakan kesulitan apabila berjalan di atas lantai yang

licin. Permasalahan ini berhubungan dengan gaya gesekan. Gaya

gesekan merupakan gaya yang ditimbulkan oleh dua pemukaan yang

saling bersentuhan. Lantai yang licin membuat kita sulit berjalan di

atasnya karena gaya gesekan yang terjadi antara kaki kita dengan lantai

sangat kecil.

F2=6N

F3=7N F1= 8N

Suatu benda dikatakan setimbang apabila resultan gaya yang bekerja pada

benda tersebut sama dengan nol.

IPA Kelas VIII Semester Genap

Gaya gesek memiliki arah yang melawan gerak benda atau arah

kecenderungan benda akan bergerak. Semakin kasar bentuk permukaan,

semakin besar gaya gesekannya. Sebaliknya, semakin halus bentuk

permukaan, semakin kecil gaya gesekannya. Gaya gesek ada yang

menguntungkan manusia ada juga yang merugikan. Gaya gesek yang

dapat menguntungkan :

1) Kita dapat berjalan di atas tanah dengan nyaman. Jika tidak ada

gaya gesek, kita pasti tergelincir.

2) Gaya gesekan antara ban mobil dengan jalan membuat mobil dapat

bergerak dengan baik. Jika tidak ada gaya gesek, mobil tidak dapat

bergerak dengan baik karena mobil pasti tergelincir.

3) Gaya gesek dimanfaatkan pada rem kendaraan. Gaya gesekan

antara karet rem dan roda kendaraan, maka kamu dapat mengurangi

atau menghentikan gerak kendaraan.

4) Adanya parasut. System kerja parasut memanfaatkan gesekan

antara layar dengan udara.

Sedangkan gaya gesek yang merugikan antara lain :

1) Ban sepeda yang semakin tipis (aus) karena bergesekan dengan jalan

2) Gir roda dan rantai yang sering bergesekan akan mengakibatkan

rusak

3) Mesin-mesin pabrik yang bekerja dengan prinsip gesekan akan aus

(biasanya dilindungi dengan pelumas supaya lebih awet)

Gaya gesek disimbolkan dengan fs dengan satuan Newton. Gaya

ini didapat dengan melibatkan adaya hambatan pada permukaan yang

disebut Koefisien gerak statis (µS) dikalikan dengan gaya normal (N).

Contoh soal : Perhatikan gambar berikut!

Esti Widiawati

Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F

= 12 N ke arah kanan. Jika koefisien gesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 tentukan besarnya :

a) Gaya normal

b) Gaya gesek antara benda dan lantai

c) Percepatan gerak benda

Diketahui :

m = 10 kg

F = 12 N ke arah kanan

µS = 0,2

Ditanya :

a) N = ?

b) fges = ? c) a = ?

Jawab :

Gaya-gaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:

a) Gaya normal

Σ Fy = 0

N − W = 0

N − mg = 0

N − (10)(10) = 0

N = 100 N

b) Gaya gesek antara benda dan lantai

Cek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara

benda dan lantai:

fsmaks = μs N fsmaks = (0,2)(100) = 20 N

Ternyata gaya gesek statis maksimum masih lebih besar dari gaya yang

menarik benda (F) sehingga benda masih berada dalam keadaan diam.

Sesuai dengan hukum Newton untuk benda diam :

Σ Fx = 0

F − fges = 0

IPA Kelas VIII Semester Genap

12 − fges = 0

fges = 12 N

c) Percepatan gerak benda

Benda dalam keadaan diam, percepatan benda NOL

Latihan Soal :

Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar).

Balok B beratnya 500 N. Koefisien gesekan antara A dan B = 0,2 dan

koefisien gesekan antara B dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal

untuk menggeser balok B adalah....newton

Massa adalah ukuran banyaknya materi yang terkandung dalam

suatu benda. Massa diukur dengan menggunakan neraca

(timbangan). Satuan massa dalam SI adalah kilogram. Massa

merupakan besaran yang tidak memiliki arah. Oleh karena itu,

massa termasuk besaran skalar.

Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut

dengan percepatan gravitasi bumi. Persamaan tersebut dapat

dituliskan sebagai berikut:

atau

Berat merupakan besaran yang memiliki arah. Arah berat selalu

tegak lurus terhadap permukaan bumi. Berat merupakan salah satu

bentuk gaya. Berat dapat diukur dengan menggunakan

. Satuan berat dalam SI

Esti Widiawati

dinyatakan dalam Newton. W adalah gaya berat benda tersebut, m

adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini

berbeda-beda dari satu tempat (Hukum Gravitasi Universal Newton).

Secara matematis, percepatan gravitasi bumi dituliskan:

Percepatan gravitasi di daerah kutub

sekitar 9,83 N/kg, sedangkan percepatan

gravitasi di daerah khatulistiwa sekitar

9,78 N/kg.

Besarnya percepatan gravitasi di setiap

permukaan planet tidaklah sama. Hal ini

karena percepatan gravitasi dipengaruhi

oleh massa dan ukuran planet.

Percepatan gravitasi di Bumi lebih besar

daripada percepatan gravitasi di Bulan

yaitu 1/6, sehingga berat benda di Bumi

lebih besar daripada di Bulan.

W Bulan = 1/6 x W Bumi

Atau

W Bumi = 6 x W Bulan

Contoh soal :

Massa sebuah batu di Bumi 20 kg. Jika percepatan gravitasi Bumi 9,8

N/kg dan percepatan gravitasi di Bulan seperenam percepatan gravitasi

di Bumi. Berapakah berat batu yang hilang ketika di bawa ke Bulan ?

Diketahui :

m di bumi = 20 kg

g Bumi = 9,8 N/kg

Ditanya : w batu yang hilang = ?

Jawab :

m di bumi = m di Bulan = 20 kg

g Bumi = 9,8 N/kg

g Bulan = 1/6 x 9,8 N/kg = 1,6 N/kg w batu di bumi = m bumi x 9,8 N/kg = 196 N

w batu di bulan = m Bulan x 1,6 N/kg = 32 N

Jadi batu kehilangan berat sebesar 196 N – 32 N = 164 N

IPA Kelas VIII Semester Genap

Latihan Soal :

Berat sebuah batu 48 N ketika berada di Bulan. Jika percepatan

gravitasi Bulan 1,6 N/kg, berapakah massa batu tersebut ketika dibawa

ke Bumi ??