Gaya

A.    Pengertian Gaya.

Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dapat menyebabkan perubahan bentuk atau gerak suatu benda.

Gaya dapat mengakibatkan perubahan perubahan antara lain  :

a.    Benda diam menjadi bergerak, misalnya mendorong almari

b.    Benda bergerak menjadi diam, misalnya : mobil yang sedang berjalan kemudian direm       menjadi berhenti.

c.    Bentuk dan ukuran benda berubah, misalnya pegas yang ditarik maka bentuknya akan berubah menjadi semakin panjang.

d.    Arah gerak benda berubah, misalnya : bola yang dilempar ke atas akan berbalik kebawah

Berdasarkan sifatnya gaya dikelompokkan menjadi 2 yaitu :

1.    Gaya sentuh yaitu gaya yang timbul karena titik kerja gaya langsung bersentuhan dengan benda.

a)    Gaya otot adalah gaya yang ditimbulkan oleh otot manusia atau hewan. Misalnya, seorang pekerja bangunan mengangkat 1 karung semen.

b)    Gaya gesek adalah gaya yang timbul karena gesekan antara permukaan 2 benda atau lebih. Misalnya, gesekan antara ban sepeda motor dengan permukaan aspal (tanah).

c)    Gaya mesin yaitu gaya yang ditimbulkan oleh pembakaran bahan bakar didalam mesin. Misalnya, mesin mobil (sepeda motor) yang menggerakkan mobil (sepeda motor).

d)    Gaya pegas adalah gaya pulih yang ditimbulkan oleh benda yang mengalami perenggangan (pemampatan). Misalnya, per yang di tekan atau di tarik, atau busur anak panah yang ditarik akan melepaskan anak panah.

2.    Gaya tak sentuh yaitu gaya yang terjadi tanpa adanya sentuhan

a)    Gaya listrik yaitu gaya yang ditimbulkan oleh muatan-muatan listrik atau arus listrik. Misalnya, penggaris plastic yang digosokkan pada rambut dapat menarik potongan-potongan kertas kecil.

b)    Gaya magnet yaitu gaya tarik atau gaya tolak yang ditimbulkan oleh benda yang bersifat magnet. Misalnya, magnet dapat  menarik serbuk besi tanpa menyentuh langsung.

c)    Gaya gravitasi yaitu gaya yang ditimbulkan oleh benda untuk menarik benda lain kearah pusat benda yang bersangkutan.

Gaya dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut neraca pegas. Satuan gaya adalah Newton (N). gaya 1 Newton adalah gaya yang memberikan percepatan1 m/s² kepada benda yang massanya 1 kg. Jadi 1 Newton = 1 kg m/s². Satuan gaya dalam sistem cgs adalah dyne. 1 kg m/s² = 10⁵ dyne. 1 dyne = 1 gram cm/s².

B.    Resultan Gaya (perpaduan/gabungan beberapa gaya).

Gaya merupakan besaran vector yaitu besaran yang memiliki arah dan besar. Karena memiliki arah maka gaya dapat digambarkan dengan menggunakan diagaram vector yang berbentuk sebuah anak panah. Panjang anak panag = besar gaya, arah gaya = arah anak panah.

1.    Resultan gaya-gaya yang segaris dan searah

Dua buah gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda dalam satu garis kerja dapat diganti dengan sebuah gaya yang arahnya sama dan besarnya sama dengan jumlah gaya-gaya tersebut.

 Gaya pengganti itu dinamakan resultan gaya ( R )

R   =  F1  +  F2  + ...

            F₁                           F₂           Dengan           

                                                F₁        = gaya I (N)

                              F₁   F₂           F₂        = gaya II (N)

                                                R         = resultan gaya (N)

                                    R

Contoh soal : Tiga buah gaya bekerja dalam satu garis kerja dan searah, Jika F₁= 50 N, F₂=25 N dan F₃= 90 N, berapa resultan gaya tersebut !

Jawab : Diketahui : F₁= 50 N, F₂=25 N, F₃= 90 N.

                         Ditanya :  R….?

                         Jawab    :  R             =  F₁+, F₂+ F₃

                                                =  50 N + 25 N + 90 N.

                                                           = 165N.

2.    Resultan gaya-gaya yang segaris dan berlawanan arah.

Dua buah gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda dan berada dalam satu garis tetapi berlawanan arah dapat diganti dengan satu gaya yang besarnya sama dengan selisih diantara gaya-gaya tersebut.

R = F2 + (-F1) Atau R = F2 – F1

            F1                   F2                  

                                               

            R                    

Contoh soal :Jika A mendorong meja ke kiri dengan gaya 42 N dan B mendorong ke kanan dengan gaya 17 N, berapakah resultan kedua gaya tersebut?

Pembahasan :

Diketahui       :           F₁ = 42 N ke kiri

                                                F₂ = 17 N ke kanan

Ditanya          :           R … ?

Jawab             :           R         = F₂ – F₃

                                                            = 42 N – 17 N

                                                            = 25 N ke kiri

3.    Resultan gaya-gaya yang saling tegak lurus.

Dua gaya atau lebih yang bekerja pada sebuah benda dengan arah saling tegak lurus maka resultan gayanya sama dengan akar dari jumlah kuadrat kedua gaya tersebut.

         F₂           F₁

            F₁        R                    F₂        F₁                   R

                       

                        R =                             F₂             

Dua buah gaya dikatakan seimbang apabila kedua gaya itu sama besar, berlawanan dan terletak pada sebuah garis lurus.

Resultan gaya yang seimbang R = 0

Jika suatu benda dalam keadaan seimbang, maka benda tidak mengalami perubahan gerak sehingga :

a.    Benda yang dalam keadaan diam akan tetap diam.

b.    Benda yang mengalami GLB akan tetap melakukan GLB.

C.    Gaya gesek.

Gaya gesekan adalah gaya yang timbul akibat persentuhan langsung antara dua permukaan benda dengan arah berlawanan terhadap kecenderungan arah gerak benda. Misalnya ketika mendorong meja, ada gaya gesekan yang melawan arah dorongan kita yang terjadi akibat persentuhan permukaan kaki meja dengan lantai. Jika benda cenderung bergerak ke kanan, gaya gesekan berarah ke kiri.

Besar gaya gesekan tergantung pada :

1.    Kekasaran permukaan sentuh. Semakin kasar suatu permukaan, semakin besar gaya gesekan yang timbul.

2.    Gaya normal, yaitu gaya yang bekerja tegak lurus pada kedua permukaan yang bersentuhan.

Keterangan :        = koefisien gesekan  (N) f gesek  = gaya gesek (N)

Secara matematis gaya gesek dirumuskan :

f _gesek =

Gaya gesekan tidak menyebabkan benda gerak. Gaya gesekan hanya muncul jika pada benda diberikan gaya luar untuk menggerakkan benda. Gaya gesek dibedakan menjadi dua yaitu :

1.    Gaya gesek statis, yaitu gaya gesek pada benda yang diam. Gaya gesek maksimum adalah gaya gesek terbesar yang menyebabkan benda tepat akan bergerak.

2.    Gaya gasek kinetik, yaitu gaya gesek pada benda yang bergerak.

Perhatikan gambar !

F          Saat gaya F dikerahkan, timbul gaya gesek statis (fs) antara F fs                                             permukaan balok dengan lantai. F          Bila gaya F diperbesar gaya gesek statis (fs) juga semakin   fs                                             besar.                                 F          Pada saat balok tepat akan bergerak, gaya gesek statisnya fs                                             maksimu (fs maks.).                         F          Bila balok bergerak, maka gesekan yang terjadi adalah gaya fk                                            gesek kinetis (f k).

  

 

           

            Gaya gesekan dapat diperkecil dengan :

1.    Memperlicin permukaan misalnya dengan memberi minyak pelumas atau mengamplas permukaan.

2.    Memisahkan kedua permukaan yang bersentuhan dengan udara, misalnya pada hovercraff yaitu kapal laut yang bagian dasarnya berupa pelampung yang diisi udara.

3.    Menaruh benda di atas roda-roda sehingga benda lebih mudah bergerak.

Dalam kehidupan sehari-hari, gaya ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan. Contoh gaya gesekan yang menguntungkan yaitu :

1.    Gaya gesekan antara kaki dengan permukaan jalan memungkinkan kita dapat berjalan.

2.    Gaya gesekan pada rem, misalnya piringan rem digunakan untuk memperlambat sepeda motor.

3.    Gaya gesekan antara ban mobil yang dibuat bergerigi dengan permukaan jalan agar tidak selip (tergelincir) pada saat jalan licin.

4.    Rem karet yang digunakan untuk memperlambat kecepatan sepeda.

Contoh gaya gesekan yang merugikan :

1.    Gaya gesekan pada mobil dan kopling menimbulkan panas yang berlebihan sehingga mesin mobil cepat rusak karena aus.

2.    Gaya gesekan antara ban mobil dengan jalan mengakibatkan ban mobil cepat aus dan tipis.

3.    Gaya gesekan antara angin dengan mobil dapat menghambat gerakan mobil.

D.    Gaya Berat

Massa dan berat adalah besaran yang berbeda, tetapi keduanya sebanding. Massa diukur dalam satuan kg, sedangkan berat ukur dengan satuan Newton. Berat adalah gaya grafitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Berat benda sangat tergantung pada percepatan gravitasi di tempat di mana benda berbeda. Oleh karena itu berat suatu benda di bumi, bulan dan angkasa luar sangat berbeda.

Massa benda adalah banyaknya zat yang dikandung oleh suatu benda. Ketika sebuah batu bermassa 1 kg dibawa oleh astronot dari bumi ke bulan, banyaknya zat yang terkandung dalam batu tersebut tidak berubah. Jadi massa suatu benda di mana-mana tetap, sedangkan beratnya berubah-ubah, bergantung pada percepatan gravitasi di tempat tersebut.

Perbandingan antara berat dan massa setiap benda di tempat yang sama selalu tetap. Perbandingan berat dan massa benda merupakan bilangan tetap (konstanta) yaitu 9,8 m/s² atau 9,8 N/kg. Konstanta tersebut merupakan percepatan grafitasi bumi.

Secara matematis hubungan massa dan berat dapat di tulis :

g =    atau     w = m . g

 

Dengan :

m  = massa benda (kg)

g   = percepatan gravitasi (9,8 m/s² atau 10 m/s²)

w  = berat benda (N)

Di permukaan bumi, rata-rata percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s², sedangkan di permukaan bulan rata-rata percepatan gravitasi sekitar seperenam dari percepatan gravitasi bumi yaitu sekitar 1,6 m/s².

Benda-benda yang berbeda di daerah yang bebas dari pengaruh gravitasi, beratnya sama dengan nol (tanpa bobot). Percepatan gravitasi bumi di kutub labih besar daripada di khatulistiwa, sehingga berat benda di kutub lebih besar dari pada khatulistiwa.

Gaya Normal (N) adalah gaya sentuh pada benda berarah tegak lurus bidang sentuh. Jadi arah gaya normal akan selalu tegak lurus pada permukaan yang menopang benda.

w

                                                                                         N

N = w atau     N = m . g

 

 

Contoh :

Sebuah benda memiliki massa 10 kg. Jika percepatan grafitasi bumi g = 9,8 m/s², berapakah berat benda itu?

Jawab :

Diketahui :          m = 10 kg

                             g = 9,8 m/s²

Ditanya :             w … ?

Jawab :               w         = m . g

                                         = 10 kg x 9,8 m/s²

                                         = 98 N

E.     Hukum Newton

1.    Hukum I Newton

Setiap benda mempunyai kecenderungan ingin mempertahankan keadaanya. Sifat semacam ini disebut sifat kelembaman atau inersia benda. Kelembaman artinya kelembaman atau kemalasan, maksudnya adalah keadaan benda lamban atau malas berubah dari keadaan sebelumnya.

Hal ini di ungkapkan dalam hukum I Newton atau disebut juga hukum kelembaman.

Bunyi Hukum I Newton:

“Suatu benda yang diam akan tetap diam, dan suatu benda yang sedang bergerak akan tetap bergerak pada lintasan lurus kecuali jika ada gaya luar yang bekerja terhadap benda tersebut”.

 

Secara matematis hukum I Newton dinyatakan dengan ∑F = 0. Jika F = 0 maka :

-          Benda diam akan tetap diam.

-          Benda yang bergerak akan tetap bergerak pada lintasan lurus.

2.    Hukum II Newton

Hukum II Newton berbunyi :

“Percepatan yang terjadi pada sebuah benda berbanding lurus dan searah dengan resultan gaya yang mengenainya dan berbanding terbalik dengan massanya”

 

Secara matematis Hukum II Newton dapat dirumuskan :

F = m . a atau a =

 

Dengan :

a         =          percepatan benda (m/s²)

F         =          gaya yang bekerja pada benda (N)

m        =          massa benda (kg)

contoh soal :

Jika suatu benda yang mempunyai massa 5 kg dan dikenai gaya sebesar 30 N, maka berapakah  besarnya percepatan yang dialami oleh benda ?

Diketahui :    F          = 30 N

                       m         = 5 kg

Ditanya :       a … ?

Jawab           :           a          =       =    =   6 m/s²

3.    Hukum III Newton

Hukum III Newton yang berbunyi :

Jika benda pertama mengerjakan gaya aksi pada benda kedua, benda kedua memberikan gaya reaksi pada benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

 

                      

Secara matematis hukum III Newton dapat dirumuskan :

Faksi = - Freaksi

 

                                               (Tanda [-] menunjukkan arah gaya yang berlawanan)

Perhatikan konsep aksi reaksi berikut ini : a.  Pasangan aksi reaksi terjadi jika dua benda berinteraksi. b.  Aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda. c.    Aksi dan reaksi sama besarnya tetapi berlainan arah.

 

Contoh peristiwa sehari-hari yang berkaitan dengan aksi reaksi antara lain :

a.    Saat menendang bola, bola meluncur ke depan dan kaki terdorong ke belakang.

b.    Balon ditiup kemudian dilepaskan. Angin keluar dari balon dan balon terdorong ke depan.

c.    Saat anda mendorong tembok maka tembok juga mendorong anda.

d.    Saat mesin jet mendorong gas bertekanan tinggi, maka gas mendorong mesin jet ke atas.

Tweet