Isi

PEMBAHASAN

 

2.1.   PENGERTIAN GAYA

Gaya merupakan suatu kekuatan (tarikan atau dorongon) yang berakibat kepada benda tersebut, dengan seperti ini benda itu mengalami perubahan posisi (bergerak), atau berubah bentuk. Gaya juga bisa diartikan sebagai tarikan atau dorongan yang ditujukan kepada sebuah benda dari benda lain. Contohnya pada suatu kegiatan ataupermainan tarik tambang yang mampu membuat pelakunya untuk berpindah tempat. Gaya yang berupa suatu tarikan atau dorongan memiliki arah gaya. Tarikan mempunyai arah yang mendekati hewan, orang, atau benda yang menariknya. Sedangkan dorongan memiliki arah yang menjauhi orang, hewan, atau benda yang mendorongnya. Selain memiliki arah gaya, gaya juga mempunyai nilai, maka gaya merupakan besaran vektor.

Gaya memiliki besaran (magnitude) dan arah, sehingga merupakan kuantitas vektor. Satuan Internasional (SI) yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Sedangkan untuk gaya dilambangkan dengan simbol F.

Rumus umum gaya:

F = m x a

m : massa (kg)

a : percepatan (m/s² )

Gaya memiliki beberapa sifat dan karakteristik yang unik diantaranya :

a.     Gaya dapat mengubah arah gerak benda.

b.    Gaya dapat mengubah bentuk benda.

c. Gaya dapat mengubah posisi benda dengan cara menggerakkan atau memindahkannya.

Gaya dibedakan menjadi dua kategori yakni gaya sentuh dan gaya tak sentuh.

1.      Gaya Sentuh

Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja dengan sentuhan. Artinya Suatu gaya akan menghasilkan efek jika terjadi sentuhan dengan benda yang akan diberikan gaya tersebut, jika tidak terjadi sentuhan, maka gaya tidak akan bekerja pada benda. Gaya ini akan muncul ketika benda bersentuhan dengan benda lain yang menjadi sumber gaya.

Contoh gaya sentuh yakni ketika seseorang hendak memindahkan meja, maka ia harus menyentuh menja tersebut kemudian mendorongnya ke tempat tujuan, pada kasus ini terjadi sentuhan antara manusia sebagai sumber gaya, dan meja sebagai target yang hendak diberikan gaya. jika tidak terjadi sentuhan antara keduanya maka meja tidak akan berpindah sesuai keinginan.

2.      Gaya Tak Sentuh

Gaya Tak Sentuh merupakan suatu gaya yang akan bekerja tanpa terjadinya sentuhan. Artinya Efek dari gaya yang dikeluarkan oleh sumber gaya tetap bisa dirasakan oleh benda meskipun mereka tidak bersentuhan.

Contoh Gaya Tak Sentuh adalah Gaya Magnet dan Gaya Gravitasi, pada gaya magnet, ketika kita meletakkan besi di dekat magnet (tanpa bersentuhan), maka besi tersebut akan tertarik ke arah magnet karena merasakan sebuah efek dari gaya yang dikeluarkan oleh magnet tersebut.

2.2.   JENIS-JENIS GAYA

Gaya terbagi ke dalam 7 jenis yakni:

1.      Gaya Otot

Sesuai dengan namanya Gaya otot adalah jenis gaya yang dilakukan oleh makhluk hidup yang mempunyai otot. Gaya timbul dari koordinasi dari struktur otot dengan rangka tubuh. Gaya Otot Termasuk ke dalam kelompok Gaya Sentuh.

Contoh Gaya Otot seseorang yang mengangkat batu. Untuk mengangkat batu tersebut, otot di dalam tubuhnya berkoordinasi sehingga mampu menggerakan tangan untuk mengangkat batu.

2.      Gaya Pegas

Gaya pegas ialah jenis gaya yang dihasilkan oleh sebuah pegas. Gaya pegas disebut juga gaya lenting pulih yang terjadi karena adanya sifat keelastisan suatu benda. Gaya pegas dikelompokkan dalam gaya sentuh. Gaya pegas muncul karena pegas bisa memapat dan merenggang sehingga bentuknya bisa kembali seperti semula setelah terjadi gaya tersebut.

Contoh gaya pegas ketika seseorang pemanah menarik anak panah ke belakang, maka busur pada panah tersebut akan mengikuti arah busur yang ditarik, kemudian sesudah anak panah dilepaskan, maka pegas pada busur panah akan kembali ke bentuk semulanya.

3.      Gaya Gesek

Gaya gesek yaitu jenis gaya yang muncul karena terjadinya persentuhan langsung antara dua permukaan benda. Gaya gesek adalah gaya yang arahnya selalu berlawanan dengan arah gerak benda atau arah gaya luar. Gaya gesek dikelompokkan ke dalam gaya sentuh. Besar kecilnya gaya gesekan ditentukan oleh halus atau kasarnya permukaan benda.Semakin halus permukaan, maka semakin kecil gaya gesekan yang muncul sehingga gaya yang dibutuhkan untuk membuat benda tersebut bergerak semakin kecil juga.

Contoh gaya gesek adalah jika batu yang sama dengan jumlah gaya luar yang sama di gerakan pada 2 permukaan , satu di lantai keramik (Halus), satu lagi di lantai semen (kasar), maka pergerakan batu di lantai keramik akan lebih cepat dan mudah dibandingkan pergerakan batu pada lantai semen.

Gaya gesek dibagi ke dalam dua jenis yakni gaya gesek statis dan gaya gesek kinetik. Gaya gesek statis yakni jenis gaya gesek yang terjadi ketika benda diam. Gaya gesek statis terjadi jika gaya luar yang diberikan kepada benda nilainya sama dengan gaya gesekan yang terjadi sehingga benda tersebut akan diam tidak bergerak karena resultan (penjumlahan) gaya yang terjadi padanya sama dengan nol. Contoh gaya gesek statis ketika ada sebuah benda diletakan pada bidang miring dan benda tersebut kita tahan dengan tangan, maka benda itu tidak akan bergerak (tetap diam) karena resultan gaya dari tangan kita sama dengan resultan gaya gesek yang terjadi, tapi jika kita melepaskannya, maka benda tersebut akan kembali bergerak.

Gesek kinetik merupakan jenis gaya gesek yang terjadi ketika benda dalam keadaan bergerak. Gaya gesek kinetik terjadi ketika nilai gaya gesek selalu lebih kecil dibandingkan gaya luar yang bekerja padanya, sehingga gaya luar menang dan membuat benda tersebut bergerak. Contoh gaya gesek kinetik adalah gaya gesek antara permukaan mobil dengan aspal ketika mobil bergerak, gaya gesek yang terjadi lebih kecil, dari gaya mesin sehingga mobil mampu bergerak.

4.      Gaya Mesin

Gaya mesin yaitu jenis gaya yang dihasilkan oleh kerja mesin, seiring berkembangnya teknologi, mesin yang dibuatpun semakin canggih. Gaya mesin sangat membantu dalam meringankan aktivitas manusia. Contoh gaya mesin adalah sebuah mobil yang sedang bergerak melaju karena adanya gaya mesin.

5.      Gaya Gravitasi Bumi (Gaya Berat)

Gaya gravitasi bumi yaitu jenis gaya tarik bumi terhadap seluruh benda bermassa yang terdapat pada permukaannya. Anda semua pasti sudah mengetahui bahwa dengan adanya gravitasi bumi, maka kita bisa berdiri tanpa masalah dipermukaannya, jika tidak terdapat gaya gravitasi bumi, maka setiap benda akan melayang seperti halnya di luar angkasa. Contoh gaya gravitasi bumi adalah buah kelapa yang jatuh dari pohonnya menuju ke tanah.

6.      Gaya Magnet

Gaya magnet yaitu gaya pada magnet yang mampu menarik benda-benda tertentu. Benda yang mampu ditarik oleh magnet disebut benda magnetis, umumnya terbuat dari besi atau baja, ataupun logam lainnya. Semakin dekat magnet dengan benda magnetis, maka gaya tarik magnet tersebut semakin besar. Gaya magnet bisa menarik benda walaupun tanpa menyentuhnya, oleh sebab itu gaya magnet termasuk ke dalam kelompok gaya tak sentuh. Contoh gaya magnet adalah paku yang menempel pada magnet ketika didekatkan.

7.      Gaya Listrik

Gaya Listrik yaitu jenis gaya yang dihasilkan oleh benda – benda bermuatan listrik dalam medan listrik. Contoh gaya listrik adalah kipas angin bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi energi gerak.

2.3.   PENJUMLAHAN GAYA

Penjumlahan gaya merupakan gabungan dari dua atau lebih gaya yang bekerja pada suatu benda dalam satu garis kerja. Ketika dua buah atau lebih gaya yang bekerja pada satu benda dalam satu garis kerja yang diganti oleh satu gaya, sehingga hasil dari gaya-gaya yang bekerja tersebut dinamakan dengan resultan gaya. Sehingga, penjumlahan gaya sama dengan resultan gaya dimana resultan gaya merupakan hasil dari jumlah gaya yang bekerja pada satu garis kerja. Penjumlahan gaya dilambangkan dengan R atau ∑F dengan satuan Newton.

Ketika tiga orang mendorong sebuah mobil pada arah yang sama, maka gaya yang dihasilkan akan lebih besar jika dibandingkan dengan dua orang atau pun satu orang saja yang mendorong mobil tersebut. Namun apabila satu orang mendorong dari arah yang berlawanan, akan terasa lebih berat dan mungkin tidak akan berpindah posisi. Hal ini menunjukkan bahwa jika suatu benda didorong dari arah yang sama, maka gaya yang dihasilkan akan semakin besar, namun jika arah dorongannya berlawanan, maka gaya yang dihasilkan akan berkurang.

Secara matematis, besarnya penjumlahan gaya dapat ditulis sebagai berikut.

R = ∑F = F₁ + F₂ +…+F_n

Keterangan: R= resultan atau penjumlahan gaya (N)

                      F= gaya yang dijumlahkan (N)

                      n= banyaknya gaya

Agar mempermudah perhitungan, dapat diberikan tanda positif untuk gaya yang mengarah ke kanan dan ke atas, serta tanda negatif pada gaya yang mengarah ke kiri dan ke bawah.

Adapun gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda dapat berupa gaya-gaya yang searah, berlawanan arah, gaya yang saling tegak lurus. Sedangkan arah pada penjumlahan gaya dapat ditentukan dari sebuah gaya yang nilainya lebih besar dari gaya lainnya.

1.      Penjumlahan Gaya Searah

Penjumlahan gaya searah adalah penjumlahan dua atau lebih gaya yang bekerja pada arah yang sama. Dengan gaya yang searah, mampu menghasilkan jumlah gaya yang lebih besar untuk menggerakkan suatu benda.

Contoh:

Dua orang anak mendorong sebuah lemari dengan gaya searah masing-masing 10 N dan 15 N. berapakah resultan gaya kedua anak tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

Gaya anak ke-1 = F₁ = 10 N

Gaya anak ke-2 = F₂ = 15 N

Ditanyakan:

R = …?

Jawab:

Kedua anak tersebut mendorong ke arah yang sama sehingga:

R = F₁ + F₂

R = 10 + 15

R = 25 N

                                                                         Gambar 1

Jadi, resultan gaya dari kedua anak tersebut adalah sebesar 25 N untuk menggerakkan lemari tersebut.

2.      Penjumlahan Gaya Berlawanan Arah

Penjumlahan gaya berlawanan arah adalah penjumlahan dua atau lebih gaya yang mana sebagian gayanya bekerja pada arah yang berlawanan.

Ketika kedua gaya atau lebih berlawanan arah maka benda tersebut akan lebih sulit lagi untuk bergerak karena gaya-gaya tersebut akan saling mengurangi satu sama lain.

Contoh:

Dua buah gaya bekerja pada arah yang yang berlawanan dengan F₁ = 35 N mengarah ke kanan dan F₂ = 20 N mengarah ke kiri. Berapakah resultan gayanya dan kearah manakah resultan gayanya bekerja?

Penyelesaian:

Diketahui:

F₁ = 35 N ke kanan

F₂ = 20 N ke kiri

Ditanyakan: R = …?

Jawab:

R = F₁ + F₂ (karena salah satu gaya bekerja pada arah yang berlawanan sehingga gaya tersebut bertanda negatif)

R = F₁ + (-F₂)

R = 35 + (-20)

R = 35 – 20

R = 15 N.

Jadi, resultan gayanya sebesar 15 N ke kanan.

Ketika ada dua buah gaya yang berlawanan memiliki besar yang sama, maka kedua gaya itu memiliki nilai nol. Keadaan seperti ini dinamakan benda tersebut berada dalam kesetimbangan. Maka dari itu, sebuah benda dikatakan setimbang manakala resultan gaya yang bekerja pada benda itu sama dengan nol.   

3.      Gaya Yang Saling Tegak Lurus.

Untuk dua gaya yang saling tegak lurus, maka resultan gaya dapat dihitung menggunakan dalil Pythagoras.

2.4.   HUKUM NEWTON I, II, III.

Hukum Newton merupakan tiga hukum fisika dasar mekanika klasik. Hukum Newton menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja di suatu benda dan gerak yang disebabkannya.

1.      Hukum Newton 1 (Kelembaman)

Bunyi : “jika resultan gaya yang bekerja pada benda yang sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam. Benda yang bergerak lurus akan tetap bergerak lurus beraturandengan kecepatan tetap”

Rumus:

ΣF = 0

Contoh Hukum Newton 1 (I) dalam Kehidupan Sehari-hari 

Ø  Saat mobil bergerak cepat di rem mendadak penumpang akan serasa terdorong ke depan.

Ø  Mobil yang Anda naiki setelah direm mendadak, lalu mobil tiba-tiba bergerak kedepan, maka Anda akan terdorong ke belakang.

Ø  Koin yang diatas kertas yang ditempatkan di meja akan tetap, jika kertas yang diambil cepat.

Contoh soal:

Sebuah balok bermassa 5kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam berapa tegangan talinya?

Jawab:

Rumus: ΣF = 0

              T - W = 0

              T - 50 = 0                                                                    

                    T = 50 N

Jadi, tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut 50 Newton.

2.      Hukum Newton 2 (II)

Bunyi: "Percepatan dari suatu benda akan sebanding dengan jumlah gaya (resultan gaya) yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massanya". 

Rumus Hukum Newton 2 (II): 

a = ΣF/ m atau  ΣF = m.a

ΣF= resultan gaya yang bekerja

m = massa benda

a  = percepatan yang ditimbulkan

Contoh Hukum Newton 2 (II) dalam Kehidupan Sehari-hari

Ø  Gaya yang ditimbulkan kompilasi menarik gerobak yang penuh dengan padi, untuk memindahkan kerumah dari sawah. 

Ø  Jika di tarik dengan gaya yang sama dengan mobil-mobil yang masasanya lebih besar (ada beban) percepatannya lebih kecil, sedangkan pada mobil-mobilan yang sama (massa sama) Jika ditarik dengan gaya yang lebih besar akan diperbesar percepatan yang lebih besar pula.

Contoh soal

Ani dan hana mendorong sebuah lemari ke kanan secara bersamaan. Jika gaya yang dikeluarhan ani dan hana berturut-turut 40 N dan 50 N maka berapa total gaya yang dikeluarkan keduanya ? dan hitung berapa massa lemari jika berpindah dengan percepatan 0,5 m/s² .

Jawab.

Diketahui:

F1= 40 N

F2 = 50 N

a = 0,5 m/s²

Ditanyakan:

R=...?

m=...?

Penyelesaian:

R = F1 + F2

   = 40 + 50

   = 90

m = ∑F/a atau m = R/a

m = 90 / 0,5

m = 180 kg

3.      Hukum Newton 3 (III) 

Bunyi: "Jika suatu benda memberikan gaya pada benda lain maka benda yang dikenai gaya akan memberikan gaya yang menghargai sama dengan gaya yang di terima dari benda pertama yang arahnya berlawanan". 

Rumus:   F aksi = -F reaksi 

Faksi  = gaya yang bekerja pada benda

Freaksi  = gaya reaksi benda akibat gaya aksi

Rumus Hukum Newton 3 (III): 

1.      Gaya Gesek 

F_g   :   X N

Ket.

F_g  = gaya gesek ( N )

  = koefisien gesekan

N = gaya normal ( N )

2.      Gaya Berat 

W= m x g

Ket.

W = gaya berat ( N )

m = massa benda (kg )

g = gaya grafitasi bumi (m/s²)

3.      Berat Sejenis 

s = x g atau s = w / v

Keterangan:

s = berat sejenis ( N/m³ )

w = berat benda  ( N )

v = volume benda (m³ )

= massa jenis ( kg/m³ ).

      Contoh Hukum Newton 3 (III) dalam Kehidupan Sehari-hari

Ø  Duduk di atas kursi berat badan mendorong kursi ke bawah sambil duduk  mendorong badan ke atas. 

Ø  Jika seseorang memakai sepatu roda dan mendorong dinding, maka dinding akan mendorong sebesar sama dengan gaya yang kamu keluarkan tetapi arahnya berlawanan, sehingga orang tersebut terdorong menjauh dari dinding.

Contoh soal:

Seekor ikan yang bergerak dengan siripnya terjadi juga gaya aksi reaksi. Tentukan pasangan aksi reaksi yang ada.

Penyelesaian:

Gaya aksi = gaya dorong yang diberikan sirip ikan kepada air

Gaya reasi = gaya dorong yang diberikan air kepada sirip ikan sehingga ikan dapat bergerak.