Gaya dan Hukum Newton

Sabtu, 19 Juni 2021 ~ Oleh Admin ~ Dilihat 6057 Kali

GAYA

Dalam kehidupan sehari-hari sering terdapat peristiwa-peristiwa yang berkaitan dengan gaya.

• Sepeda yang kita kayuh dapat berjalan, karena selama itu kita memberi gaya pada
• Mobil yang sedang bergerak jika direm dapat berhenti, karena pada mobil bekerjagaya yang arahnya berlawanan dengan arah gerak mobil
• Plastisin yang kita genggam dapat berubah bentuk karena kita memberi gaya pada

Apakah gaya itu ? Bagaimana pengaruh gaya terhadap benda ?

A. Macam-Macam Gaya

 

 

Diskusi

1. Dari gambar 1 sampai gambar 5 di atas maka gaya yang bekerja pada benda akibat sentuhan langsung dengan benda adalah gambar nomor ....
   Dan gaya semacam ini disebut dengan gaya sentuh.
2. Dari gambar 1 sampai gambar 5 di atas maka gaya yang bekerja pada masing-masing benda tanpa bersentuhan langsung adalah gambar nomor ....
   Dan gaya semacam ini disebut dengan gaya tidak sentuh
3. Secara garis besar maka macam gaya adalah ....

 

B. Akibat Pengaruh Gaya Pada Benda

Gaya yang dikerjakan pada benda dapat menyebabkan beberapa akibat seperti ditunjukkan beberapa peristiwa pada gambar berikut.

 

 

 

 

Setelah kalian mengamati gambar 6 sampai gambar 10, kalian akan dapat mengidentifikasi pengaruh gaya terhadap benda dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut.

1. Pengaruh gaya menyebabkan benda bergerak. Tunjukkan nomor gambarnya!
2. Pengaruh gaya menyebabkan benda berubah bentuk. Tunjukkan nomorgambarnya!
3. Pengaruh gaya pada benda dapat menimbulkan berbagai perubahan. Sebutkan!

Peristiwa yang menunjukkan gaya yang diberikan bersifat dorongan adalah gambar nomor .... dan peristiwa yang menunjukkan gaya yang diberikan bersifat tarikan adalah gambar nomor ....

Maka arah gaya yang diberikan pada benda dapat berupa
a) ....

b) ....

 

C. Resultan Gaya

1. Mengukur gaya

Nilai suatu gaya dapat diukur dengan alat neraca pegas atau dinamometer. Pada saat mengukur gaya berat sebuah benda, maka benda digantungkan pada neracapegas, sehingga pegas yang ada pada alat tersebut merenggang dan skala dapat ditera (baca).

Satuan gaya menurut SI adalah newton disingkat N.

1N = 1 kg. m. s-2

Satuan yang lain yang lebih kecil yaitu dyne

1 dyne = 1 g. m. s-2

1 dyne = 10-5 newton

1 newton = 105 dyne

2. Resultan Gaya

Gaya termasuk besaran vektor, artinya gaya adalah suatu besaran yang memiliki besar dan juga arah. Oleh karena gaya termasuk besaran vektor, maka gaya dapat dilukiskan dengan diagram vektor yang berupa anak panah. Nah, bagaimanakah cara melukiskan gaya dengan menggunakan diagram panah? Pernahkah kamu dan teman-temanmu mendorong meja secara bersama-sama?

1. Resultan Gaya-Gaya Searah

Pada Gambar 6.2 dua orang anak berusaha mendorong meja pada arah yang sama sebagai berikut.

Jika anak pertama mengeluarkan gaya sebesar 15 N dan anak kedua mengeluarkan gaya sebesar 10 N, tahukah kamu besar resultan gaya yang dikeluarkan kedua anak tersebut? Besar resultan gaya yang dikeluarkan oleh kedua anak tersebut dapat dilukiskan dengan menggunakan diagram panah seperti pada Gambar 14.

Resultan gaya dari kedua gaya tersebut dapat dinyatakan dengan FR = F1 + F2 = 15 N + 25 N = 40 N. Panjang anak panah menyatakan nilai atau besar gaya, sedangkan arah anak panah menyatakan arah gaya. Gaya yang mengarah ke kanan atau atas bernilai positif dan gaya yang mengarah ke kiri atau bawah bernilai negatif. Jadi, untuk melukiskan gaya digunakan aturan sebagai berikut.

1. Panjang anak panah melukiskan besarnya gaya.

2. Arah anak panah merupakan arah gaya.

3. Pangkal anak panah merupakan titik tangkap gaya.

 

Contoh soal:

1. Dua orang anak menarik benda masing-masing dengan gaya 100 N ke kanan dan 250 N ke kanan pula. Berapakah besar gaya yang bekerja pada benda tersebut ?

Penyelesaian:

Diketahui:

F1= 100 N

F2 = 250 N

Ditanya: ∑F = ?

Jawab:

∑F = F

1 + F2

∑F = 100 N + 250 N

∑F = 350 N

 

2. Pada sebuah benda dikerjakan gaya sebagai berikut.

Hitung jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut!

Penyelesaian :

Diketahui : F

1 = 50 N

F2 = 125 N

F3 = -75 N

Ditanya : ∑F

Jawab :

∑F = F

1 + F2 + F3

∑F = 50 N + 125 N + (-75)

∑F = 175 N – 75 N

∑F = 100 N (arah ke kanan)

 

Gaya Gesekan

Gaya gesekan adalah suatu gaya yang terjadi akibat dua permukaan benda yang bersinggungan. Arah gaya gesek berlawanan dengan arah gaya yang dikenakan pada benda tersebut, dan selalu sejajar dengan permukaan benda yang saling bersinggungan. Besarnya gaya gesek dipengaruhi oleh licin atau kasarnya dua permukaan benda tersebut.

Contoh gaya gesek yang menguntungkan:

1. Permukaan jalan raya dibuat tidak licin agar kendaraan yang berjalan tidak dapat selip.
2. Permukaan lantai dibuat kasar agar tidak menyebabkan orang tidak terpeleset saat berjalan di atasnya.
3. Sol sepatu dibuat tidak rata agar dapat digunakan untuk berjalan atau berlari.
4. Permukaan rem sepada dibuat kasar agar sepeda dapat berhenti saat di rem.

Contoh gaya gesek yang merugikan:

1. Gesekan di dalam mesin dapat menyebabkan bagian-bagian dalam mesin menjadi aus.
2. Gesekan antara ban dengan aspal dapat menyebabkan ban menjadi tipis.
3. Gesekan udara dengan badan pesawat ruang angksa dapat menyebabkan panas.

 

2. Gaya Berat

4. Berat dan massa benda

Berat benda berbeda dengan massa benda, walaupun dalam kehidupan seharihari sering rancu dan disama artikan. Massa benda adalah jumlah materi yang dikandung oleh suatu zat. Sifat massa adalah tetap, dan tidak mengalami perubahan walaupun tempatnya berlainan. Berat adalah massa yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Berat merupakan gaya yang arahnya menuju pusat massa yang mempengaruhinya. Dengan demikian gaya berat suatu benda di bumi dapat dirumuskan sebagai berikut.

W=m.g

dimana: W = gaya berat (N)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Contoh soal:

Massa benda sebesar 2 kg berada pada tempat dengan percepatan gravitasi sebesar 9,8 m/s2.

Berapa berat benda tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui : m = 2 kg

g = 9,8 m/s2

Ditanyakan : W = ....?

Jawab :

W = m.g

= 2 kg x 9,8 m/s2

= 19,6 N

 

HUKUM NEWTON

Pada tahun 1687, Sir Isaac Newton, ilmuwan Fisika berkebangsaan Inggris, berhasil menemukan hubungan antara gaya dan gerak. Dari hasil pengamatan dan eksperimennya,
Newton merumuskan tiga hukum mengenai gaya dan gerak yang dikenal dengan Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.

Hukum I Newton

Coba pikirkan, mengapa saat berada di dalam bus yang sedang melaju kencang dan tiba-tiba bus direm badan kita akan terdorong ke depan? Mengapa pada saat berada di dalam mobil kita perlu
mengenakan sabuk pengaman? Sebelum mempelajari Hukum I Newton, amati video berikut.

https://www.youtube.com/watch?v=hwmf73Bwky8

Video tersebut menunjukkan bahwa benda memiliki kecenderungan untuk tetap mempertahankan keadaan diam atau geraknya dengan kecepatan tetap yang disebut sebagai inersia atau kelembaman benda.

Contoh lain yang menunjukkan inersia benda adalah saat kamu berada di dalam sebuah mobil yang sedang melaju kencang kemudian tiba-tiba di rem. Badan kamu akan terdorong ke depan karena badan ingin mempertahankan geraknya ke depan. Peristiwa tersebut yang pada akhirnya
memunculkan ide teknologi sabuk pengaman yang dipasang di kendaraan bermotor, khususnya mobil. Perhatikan Gambar 15.

Newton menyatakan sifat inersia benda bahwa benda yang tidak mengalami resultan gaya (∑F=0) akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan. Hal ini selanjutnya dikenal dengan Hukum I Newton.

Hukum II Newton

Di dalam kehidupan sehari-hari kita sering menemui fakta bahwa pada saat memindahkan balok (Gambar 16), akan lebih cepat jika gaya yang dikenakan semakin besar. Hal ini dikarenakan gaya berbanding lurus dengan percepatan. Jadi, dengan gaya yang besar maka akan didapatkan percepatan yang lebih besar juga.

Contoh lainnya adalah saat memindahkan meja yang ringan akan lebih cepat daripada memindahkan lemari yang berat jika kita menggunakan besar gaya dorong yang sama. Hal ini
disebabkan massa meja yang lebih kecil daripada massa lemari dan massa berbanding terbalik dengan percepatan benda. Semakin kecil massa benda, maka semakin besar percepatan benda
tersebut.

Secara matematis, Hukum II Newton dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:

F = resultan gaya (Newton)

m = massa benda (kg)

a = percepatan benda (Newton/kg)

 

Hukum III Newton

Pernahkah kamu berpikir, bagaimana sebuah roket dapat meluncur ke angkasa?
Roket yang terdorong ke atas diakibatkan oleh semburan gas ke bawah. Perhatikan
Gambar 17! Semakin kuat semburan gas ke bawah, maka roket akan semakin
cepat terdorong ke atas. Berdasarkan fakta tersebut, apa yang sebenarnya terjadi pada
roket yang sedang diluncurkan? Gaya-gaya apa saja yang memengaruhi gerak roket tersebut? Apakah gaya-gaya pada gerak roket saat pertama kali diluncurkan sama seperti gaya-gaya roket saat sudah lepas dari landasannya? Untuk memahami secara rinci mengenai gerak roket, ayo diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut ini!

Hukum III Newton menyatakan bahwa ketika benda pertama mengerjakan gaya (Faksi) pada benda kedua, maka benda kedua tersebut akan memberikan gaya (Freaksi) yang sama besar ke benda pertama namun berlawanan arah atau Faksi=-Freaksi. Jadi gaya aksi reaksi selalu bekerja pada dua benda yang berbeda dengan besar yang sama. Contoh gaya aksi dan reaksi tersebut misalnya pada peristiwa orang berenang. Gaya aksi dari tangan perenang ke air mengakibatkan
gaya reaksi dari air ke tangan dengan besar gaya yang sama namun arah gaya berlawanan, sehingga orang tersebut akan terdorong ke depan meskipun tangannya mengayuh ke belakang. Karena massa air jauh lebih besar daripada massa orang, maka percepatan yang dialami orang akan jauh lebih besar daripada percepatan yang dialami air. Hal ini mengakibatkan orang tersebut akan melaju ke depan.

Tahukah kamu bahwa gerak burung terbang dapat dijelaskan dengan menggunakan hukum III
Newton. Perhatikan Gambar 18! Burung mengepakkan sayap ke belakang untuk memberikan gaya aksi ke udara. Udara yang massanya jauh lebih besar daripada burung, memberi gaya reaksi yang nilainya sama besar dengan gaya aksi namun berlawanan arah, sehingga mengakibatkan burung dapat melajukencang ke depan. Lalu bagaimana gerakan burung di tempat yang hampa udara? Coba pikirkan apa yang akan terjadi pada burung, diskusikan dengan temanmu! Untuk lebih memahami konsep yang ada pada Hukum I, II, dan III Newton, lakukan kegiatan berikut bersama teman-temanmu.