Gaya

BAB I

PENDAHULUAN

A.      LATAR BELAKANG

       Tahukah kamu, apa yang menyebabkan balon udara dapat bergerak ke atas?. Balon udara bergerak ke atas karena adanya tekanan udara yang menimbulkan dorongan pada balon. Dalam fisika, dorongan disebut dengan gaya. Selanjutnya gaya diartikan sebagai tarikan atau dorongan

Gaya  menyebabkan benda diam menjadi bergerak, benda bergerak menjadi lebih cepat atau lebih lambat. Dalam hal ini gaya menyebabkan perubahan gerak benda. Selain itu gaya juga dapat menyebabkan perubahan bentuk, misalnya plastisin yang ditekan akan berubah bentuk. Jadi, gaya dapat merubah gerak ataupun bentuk benda

       Tahukah kamu apa yang menyebabkan mobil dapat berjalan, apapula yang menyebabkan mobil dapat berhenti?. Mobil berjalan karena gaya dorong mesin dan berhenti karena gaya rem. Gaya seperti ini disebut dengan gaya kontak, yaitu gaya bekerja pada suatu benda melalui kontak (sentuh) langsung antara benda.

       Selain gaya kontak adapula gaya tak kontak (tak sentuh), yaitu gaya yang bekerja tanpa melalui sentuhan (kontak) dengan benda. Apa yang menyebabkan seorang penerjun dapat meluncur ke bawah?. Apa pula yang menyebabkan sebuah apel jatuh ketanah? Benda jatuh karena gaya gravitasi bumi. Gaya gravitasi adalah contoh gaya tak sentuk. Contoh gaya tak sentuh lain adalah gaya listrik dan gaya magnet.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Pengertian Gaya

Gaya termasuk besaran vektor yaitu selain memiliki nilai juga memiliki arah. Gaya ini diukur dengan menggunakan alat yang disebut dinamometer atau neraca pegas. Satuan gaya dalam SI adalah newton yang disingkat N. Sedangkan satuan gaya dalam cgs adalah dyne.

1 N = 10⁵ dyne

B.       Jenis- Jenis Gaya

·       Gaya terapan adalah gaya yang dihasilkan oleh orang, binatang atau mesin. Gaya ini digunakan orang dalam kehidupan sehari-hari. Contoh gaya terapan adalah gaya dorong mesin, atau gaya tarik orang atau kuda pada benda.

       Besar dan arah dari gaya terapan biasanya sering disesuaikan dengan kebutuhan. Gaya ini disimbulkan dengan F, dan digambar dengan anak panah. Contoh gambar di atas adalah sebuah balok yang terletak di lantai didorong dengan gaya F. 

·       Gaya gravitasi adalah gaya yang dimiliki oleh benda-benda karena massanya.         Setiap benda yang memiliki massa akan menarik benda lain yang memiliki massa. Massa bumi sangat besar sehingga bumi memiliki gaya gravitasi yang          besar pula. Gaya gravitasi ini berupa gaya tarik, sehingga gravitasi bumi ini      mampu menarik benda-benda kecil yang berada dipermukaan bumi.

Gaya tarik bumi pada suatu benda disebut dengan berat benda. Berat benda ini didapat didefinisikan sebagai perkalian antara massa benda dengan percepatan gravitasi. Dari pengukuran diketahui bahwa untuk tempat-tempat yang relatif rendah dari permukaan bumi, besar percepatan gravitasi relatif konstan. Sehingga sering dianggap percepatan gravitasi dipermukaan bumi adalah konstan yaitu g = 9,8 m/s². Selanjutnya berat benda dirumuskan berikut.

w = m.g

dimana : w= berat (N), g = perecepatan gravitasi (m/s²), dan m = massa (kg)

       Gambar di atas menggambarkan berat sebuah balok. Dalam hal ini balok di anggap sebuah titik sehingga massa balok terpusat pada sumbu diagonalnya. Sedangkan arah berat selalu ke bawah menuju pusat bumi (tegak lurus bidang).

·       Gaya tekan normal adalah gaya yang diberikan oleh lantai (bidang) pada    benda.Arah gaya tekan normal selalu tegak lurus terhadap bidang (baik bidang horisontal maupun bidang miring).

       Gaya tekan normal timbul akibat dari gaya berat benda yang menekan lantai. Pada contoh di bawah ini, gaya berat menekan lantai akibatnya lantai melawan dengan memberi gaya ke atas pada balok. Gaya ke atas oleh lantai (bidang) inilah yang disebut gaya tekan normal. Besarnya gaya tekan normal ini dipengaruhi oleh posisi bidang tempat balok berada.

·       Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja melalui tali, kabel maupun kawat.Sebagai contoh adalah sebuah kereta yang ditarik oleh seekor kuda dengan menggunakan tali. Dalam hal ini, pada balok terdapat gaya tegangan tali T yang besarnya sama dengan gaya kuda

·       Gaya sentrpetal adalah gaya yang menyebabkan suatu benda bergerak melingkar. Arah gaya ini menuju titik pusat lingkaran. Apabila suatu benda yang bergerak lurus dan diikat dengan seutas tali maka benda tersebut akan begerak melingkar.Gaya sentrpetal dirumuskan sebagai :

dimana

F = gaya sentripetal (N),

m = massa benda yang bergerak melingkar (kg),

v =kecepatan gerak melngkar (m/s) dan

R = jari-jari lintasan lingkaran (m)

·       Gaya otot, gaya gesek, gaya pegas, gaya gravitasi bumi, gaya listrik, gaya   magnet. Gaya dapat diukur dengan menggunakan neraca pegas atau             dinamometer. Satuan gaya dalam SI adalah newton (disingkat N). Satuan ini       dipakai untuk menghormati tokoh Fisika Sir Isaac Newton.

·      Gaya Gesekan. Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua buah benda yang saling bergesekan. Gaya gesekan selalu memiliki arah yang berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek ada dua macam, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Gaya gesek statis terjadi pada benda diam atau akan bergerak dan gaya kinetis terjadi pada benda bergerak. Contohnya: gaya gesek pada roda ban sepeda dengan jalan, gaya gesek sepatu pada lantai, gaya gesek pada roda gear. Gaya gesek yang menguntungkan dan merugikan Menguntungkan contohnya: dapat berjalan di atas tanah dengan nyaman, ban mobil dengan jalanan, rem kendaraan. Merugikan: mesin motor/ mobil dapat menimbulkan panas yang berlebihan apabila menmpuh jarak tertentu, gesekan antara ban mobil denagn jalan mnyebabkan aus, air laut dan kapal menyebabkan dapat menghambat kapal laut.

C.       Klasifikasi Gaya

Gaya dapat diklasifikasikan menjadi dua, Yaitu:

·       Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja pada suatu benda dengan melalui sentuhan pada permukaan benda tersebut. Contoh gaya sentuh antara lain seorang anak yang mendorong meja (gaya gesek), seorang ibu yang mengangkat barang belanjaannya (gaya otot), seorang anak yang mengayuh sepeda (gaya otot), dan pemain basket yang melempar bola basket(gaya otot).

·       Gaya tak sentuh dapat didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada benda tanpa menyentuh benda tersebut. Contoh buah mangga yang jatuh dari tangkainya pernahkah kamu mengamati besi yang ditarik magnet

D.      Rumus-Rumus Gaya

Rumus-rumus gaya normal di dalam pelajaran fisika secara umum adalah sebagai berikut :

Rumus Gaya Normal Pada Lantai Datar (N)

N = W = m. g

Keterangan :

• N = Gaya Normal
• W = Gaya Berat
• m = massa benda
• g = gravitasi bumi

Rumus Gaya Pada Lantai Datar Bersudut α

Fx = F cos α

Fy = F sin α

N = W – F cos α

Keterangan :

• Fx = Gaya terhadap sumbu x (horizontal)
• Fy = Gaya terhadap sumbu y (vertikal)
• α = Besarnya Sudut Lantai

Rumus Gaya Normal Pada Bidang Miring

N = W cos α

Gaya Gesek Statis dan Kinetis

F statis = Ms . N

F kinetis = Mk . N

Keterangan :

• Fs = Gaya Gesek Statis
• Fk  = Gaya Gesek Kinetis
• Ms = Koefisien statis
• Mk = Koefisien Kinetis

E.       Hukum Newton

Hukum I Newton

Di alam banyak dijumpai benda yang selamanya dalam keadaan diam, misalnya sebuah batu di hutan. Selain itu ada juga benda yang bergerak terus menerus tanpa henti, misalnya bumi mengelilingi matahari!. Mengapa batu dihutan selalu diam? Dan mengapa pula bumi selalu mengelilingi matahari?

Keadaan selalu diam ataupun selalu bergerak terus menerus ini disebut dengan istilah lembam (inersia = malas). Sifat lembam yaitu sifat ingin selalu mempertahankan keadaannya. Benda yang diam akan mempertahankan keadaan diamnya, sedangkan benda yang bergerak akan mempertahankan keadaan geraknya.

Pada animasi di atas, muatan truck bergerak dengan bersamaan dengan gerak truck. Pada saat di rem truck berhenti, tetapi muatan truck tidak direm. Muatan truck dalam keadaan lembam sehingga tetap bergerak, meskipun truck berhenti. Di bumi, sebuah benda dipengaruhi oleh lebih dari satu gaya. Benda akan dalam keadaan lembam apabila gaya-gaya yang bekerja padanya memiliki resultan nol. Gaya yang resutalnya nol sering disebut gaya-gaya setimbang. Batu di hutan, dipengaruhi gaya gravitasi dan gaya normal yang besarnya sama dan saling berlawanan. Dalam tata surya, bumi tidak dipengaruhi oleh gaya apapun sehingga tetap mempertahankan keadaan geraknya.

Sifat lembam ini dijelaskan oleh Newton dengan hukum I Newton yaitu:

” Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan. “.

Dirumuskan :  

F = 0

a = 0

Keterangan : F = resultan gaya ( N )

a = percepatan ( m/s²)

    Jika ΔF = 0 maka percepatan nol artinya kecepatannya tetap. Apabila benda semula diam (v=0) maka selamanya akan tetap diam. Apabila benda bergerak dengan kecepatan v maka selamanya benda akan bergerak dengan kecepatan yang tetap v.

Hukum II Newton

       Pada saat kita akan mengendarai motor, setelah mesin digas maka motor yang semula diam menjadi bergerak. Apabila gas diperbesar maka motor akan melaju semakin cepat. Apabila motor direm maka laju akan semakin lambat bahkan berhenti. Motor yang digas atau direm iini dikatakan mengalami perubahan gerak (perubahan kecepatan). Perubahan gerak ini terjadi karena adanya gaya.

       Apabila sebuah benda mendapat sebuah atau beberapa gaya yang resultanya tidak nol, maka benda akan mengalami perubahan gerak. Perubahan gerak ini ditunjukkan dengan adanya perubahan kecepatan atau dikatakan timbul percepatan. Pengaruh gaya terhadap percepatan ini dirumuskan dalam hukum II Newton

Dari suatu percobaan diketahui bahwa besar percepatan yang terjadi sebanding dengan gaya atau resultan gaya yang menimbulkannya. Hal ini dinyatakan dengan hukum II Newton yaitu,

" besarnya percepatan benda sebanding dengan resultan gaya yang menimbulkannya ".

dirumuskan :

a ~ ΣF

dengan konstanta pembanding k= 1/m

sehingga hukum II Newton dirumuskan sebagai:

a = ΣF/m  atau

ΣF = m a

Keterangan :

ΣF = resultan gaya (N)

m = massa benda (kg)

a = percepatan benda (m/s^-2)

       Konstanta pembanding adalah k=1/m. Besar massa m ini menentukan sifat kelembaman, yaitu semakin besar massa benda maka sifat kembaman semakin besar. Hal ini berarti untuk merubah gerak benda yang bermassa besar akan diperlukan gaya yang lebih besar pula. Selanjutnya massa disebut dengan konstanta inersia (kelembaman) 

Hukum III Newton

       Setiap benda yang lembam selalu akan melakukan perlawanan terhadap setiap gaya yang mengenainya. Perlawanan benda terhadap gaya ini dinyatakan dengan hukum III Newton. Hukum III Newton ini berbunyi,

" Jika sebuah benda mengerjakan gaya terhadap benda lain, maka benda lain akan mengerjakan gaya yang sama besar dan berlawanan pada benda tersebut."

Kedua gaya tersebut dikenal dengan gaya aksi dan gaya reaksi. Hukum ini dirumus sebagai

F aksi = - F

F = - F'

BAB III

PENUTUP

A.      Kesimpulan

Gaya termasuk besaran vektor yaitu selain memiliki nilai juga memiliki arah. Gaya ini diukur dengan menggunakan alat yang disebut dinamometer atau neraca pegas. Satuan gaya dalam SI adalah newton yang disingkat N. Sedangkan satuan gaya dalam cgs adalah dyne.

1 N = 10⁵ dyne

       Gaya dapat diklasifikasikan menjadi dua, Yaitu:

·       Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja pada suatu benda dengan melalui sentuhan pada permukaan benda tersebut. Contoh gaya sentuh antara lain seorang anak yang mendorong meja (gaya gesek), seorang ibu yang mengangkat barang belanjaannya (gaya otot), seorang anak yang mengayuh sepeda (gaya otot), dan pemain basket yang melempar bola basket(gaya otot).

·       Gaya tak sentuh dapat didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada benda tanpa menyentuh benda tersebut. Contoh buah mangga yang jatuh dari tangkainya pernahkah kamu mengamati besi yang ditarik magnet.

DAFTAR PUSTAKA

Sumber http://www.elsmandagiri.com