Gaya (force) adalah tarikan atau dorong yang terjadi pada suatu benda, disimbolkan dengan F dan bersatuan Newton (N).
Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan menjelaskan tentang pengertian atau definisi dari gaya.
Gaya merupakan salah satu besaran yang wajib dipahami karena erat kaitannya dengan banyak topik atau besaran lain dalam fisika.
Contoh, kaitannya dengan gerak, besaran gaya memegang peranan penting karena menjadi penyebab langsung timbulnya gerak beserta perubahannya.
Oleh karena itu, siapapun yang ingin mendalami ilmu fisika, harus memahami dengan baik besaran yang satu ini.
Baiklah, kita mulai saja materinya...
Apa yang Dimaksud dengan Gaya?
Apa yang dimaksud dengan gaya? Ilmu fisika menjelaskan bahwa gaya adalah tarikan atau dorongan yang dikerjakan pada suatu benda.
Misalnya,
ketika kalian menarik sebuah kursi, maka hal itu berarti kalian sedang
memberikan gaya pada kursi. Begitupun ketika kalian mendorong lemari,
artinya kalian sedang memberikan gaya pada lemari.
Gaya
berupa tarikan dan dorongan bisa terjadi dalam dua cara, yaitu cara
sentuh dan tak sentuh, selanjutnya disebut sebagai gaya sentuh dan gaya
tak sentuh.
Ilustrasi
kursi dan lemari di atas bisa dikategorikan sebagai gaya sentuh, dalam
artian untuk memberikan gaya pada kursi dan lemari tersebut, maka kita
harus menyetuhnya.
Lantas,
bagaimana dengan gaya tak sentuh? Contohnya adalah gaya yang
dikeluarkan oleh magnet, berupa gaya tarik dan gaya tolak meskipun tanpa
sentuhan.
Apa
saja contoh gaya sentuh dan gaya tak sentuh? Mungkin, ada baiknya kita
berikan pembahasan khusus mengenai hal tersebut. Kakak masukkan dalam
bagian jenis-jenis gaya berikut ini:
Jenis-Jenis Gaya
Berdasarkan
sifatnya, gaya dibagi menjadi dua (2) jenis, yaitu gaya sentuh dan gaya
tak sentuh. Berikut ini pengertian dan contohnya:
1. Gaya Sentuh
Gaya
sentuh adalah gaya yang terjadi karena titik kerja gaya bersentuhan
langsung dengan benda. Dengan kata lain, gaya ini baru akan bekerja
ketika terjadi sentuhan dengan benda.
Macam-macam gaya sentuh dalam kehidupan sehari-hari antara lain, sebagai berikut:
1.1. Gaya Pegas
Gaya
pegas adalah gaya yang terjadi karena adanya sifat elastis benda,
seperti pegas, per, atau karet. Gaya pegas berbentuk renggangan atau
tarikan dengan arah gaya yang tetap, yaitu menuju sebuah titik tertentu
dan besarnya bergantung pada posisi gaya terhadap titik tersebut.
Suatu
benda elastis (karet atau per) jika direnggangkan dengan gaya tarik
condong ke panjang semula dan melakukan gaya melawan gaya tarik yang
bekerja padanya. Contoh gaya pegas dalam kehidupan sehari-hari adalah:
- Anak panah melesat dari busurnya
- Batu terlontar dari ketapel
- Peluru terlontar dari pistol mainan
1.2. Gaya Gesek
Gaya
gesek adalah gaya yang bekerja antara dua permukaan benda yang saling
bersentuhan, arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Dalam
hubungannya dengan gerak benda, gaya gesek merupakan gaya yang menahan
gerakan benda sehingga benda berhenti bergerak.
Gaya
gesek bisa terjadi di semua zat, baik itu zat padat, cair, dan gas. Gaya
gesek antara dua zat padat disebut gaya gesek statis/kinetis, sedangkan
gaya gesek antara benda padat dan cairan serta gas disebut gaya Stokes.
Contoh gaya gesek dalam kehidupan sehari-hari adalah:
- Kampas rem dengan cakram kendaraan
- Ban dengan aspal
- Alas sepatu dengan lantai
- Dayung perahu dengan air
1.3. Gaya Mesin
Gaya
mesin adalah tarikan atau dorongan yang disebabkan oleh kerja dari
mesin atau alat. Gaya ini dihasilkan dari kerja mekanis seluruh
komponen-komponen yang terdapat di dalam mesin.
Contoh gaya mesin dalam kehidupan sehari-hari adalah mesin pabrik, mesin motor, dan mesin mobil.
1.4. Gaya Otot
Gaya otot adalah gaya yang dihasilkan otot untuk mendorong, menarik,
mengangkat, dan sebagainya. Contoh gaya otot dalam kehidupan sehari-hari
adalah pada saat kalian menarik atau mendorong meja, kuda menarik
pedati atau gerobak.
2. Gaya Tak Sentuh
Gaya tak sentuh adalah gaya yang timbul akibat
adanya medan dari sebuah sumber gaya yang mempengaruhi benda di
sekitarnya. Jadi, pada gaya tak sentuh, walaupun antarbenda tidak
bersentuhan, tetapi benda yang berada di dalam daerah medan gaya akan
merasakan efeknya.
Macam-macam gaya tak sentuh dalam kehidupan sehari-hari, antara lain sebagai berikut:
2.1. Gaya Magnet
Gaya magnet adalah gaya tarik atau tolak yang dimiliki oleh
benda-benda yang bersifat magnet. Magnet mempunyai dua kutub, yaitu
utara dan selatan. Kekuatan gaya tarik magnet yang paling kuat terletak
pada kutub-kutub tersebut.
Semakin kuat suatu magnet,
semakin besar kemampuan gaya tariknya untuk menembus suatu benda.
Kutub-kutub magnet senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub magnet yang
tidak senama akan tarik-menarik.
Gaya magnet adalah
gaya yang dapat menarik benda logam, seperti besi dan baja. Contoh
pemanfaatan gaya magnet dalam kehidupan sehari-hari adalah:
- Kompas atau penunjuk arah
- Membantu dalam perubahan energi.
- Menghasilkan listrik.
- Menggantikan roda pada kereta api maglev.
- Membantu merapatkan kedua benda.
2.2. Gaya Listrik
Gaya listrik adalah gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik. Gaya
listrik dibedakan menjadi 2 macam yaitu gaya listrik statis dan gaya
listrik dinamis.
- Gaya listrik statis merupakan gaya listrik yang timbul dari benda bermuatan listrik yang tidak mengalirkan arus listrik, contohnya penggaris mika yang digosok pada rambut yang kering dan kemudian didekatkan pada serpihan kertas. Ternyata serpih-serpih kertas tertarik oleh penggaris mika.
- Gaya listrik dinamis adalah gaya listrik yang timbul dari benda bermuatan listrik yang mengalirkan arus listrik.
Gaya listrik terjadi akibat adanya muatan listrik. Jenis muatan
menentukan gaya listrik tersebut tarik-menarik atau tolak-menolak.
Gaya
listrik berasal dari muatan positif menuju muatan negatif. Garis gaya
listrik tidak pernah berpotongan, semakin rapat garis gaya listrik,
semakin kuat medan listriknya.
2.3. Gaya Gravitasi
Gaya gravitasi adalah gaya yang berasal dari gaya tarik bumi. Apabila
suatu benda dilemparkan ke atas maka gaya gravitasi menyebabkan benda
tersebut akan kembali jatuh ke bumi. Gaya gravitasi bumi yang
menyebabkan benda-benda di bumi memiliki berat.
Gaya
gravitasi merupakan gaya yang bersifat semesta karena mencakup dan
berlaku diseluruh penjuru alam semesta. Artinya, bukan hanya bumi yang
memiliki gaya gravitasi, tetapi juga dimiliki oleh matahari, dan seluruh
planet di tata surya atau alam semesta.
Alat Untuk Mengukur Gaya
Dalam fisika, alat untuk mengukur besar kecil gaya pada sebuah benda secara langsung adalah dinamometer (dynamometer) atau neraca pegas.
Dalam
sistem MKS, gaya diukur dengan satuan Newton (N). Hal ini dimaksudkan
untuk menghormati seorang ahli Fisika berkebangsaan Inggris bernama
Isaac Newton (1642-1727).
Dinamometer
(neraca pegas) sederhana terdiri dari sebuah pegas dalam sebuah bejana
berbentuk tabung yang bagian bawahnya digantungi dengan kait penggantung
beban.
Di
sekeliling tabung terdapat garis-garis skala bersatuan Newton (N).
Pengaruh Gaya Terhadap Benda
Ada tiga pengaruh gaya terhadap benda, antara lain sebagai berikut:
1. Gaya Mempengaruhi Bentuk Benda
Gaya dapat mempengaruhi bentuk
benda. Misalnya, plastisin dapat dibuat menjadi beraneka bentuk, tanah
liat dapat dibuat menjadi berbagai macam gerabah, telur yang dibenturkan
dengan keras akan pecah, botol kosong yang diinjak akan menjadi penyok.
2. Gaya Mempengaruhi Kelajuan Benda
Pengaruh gaya terhadap
kelajuan benda dapat menyebabkan benda yang semula diam menjadi
bergerak, atau benda yang semula bergerak menjadi diam/berhenti.
3. Gaya Mempengaruhi Arah Gerak Benda
Pengaruh gaya terhadap arah
gerak contohnya; pada saat menggiring bola basket maka bola yang
dipantulkan ke lapangan akan kembali memantul ke atas. Begitupun pada
bola kasti, apabila bola kasti dilempar ke dinding maka bola akan
memantul ke arah yang berlawanan dari arah semula.
Resultan Gaya
Resultan gaya adalah beberapa gaya yang bekerja
pada suatu benda dalam suatu garis kerja. Resultan disimbolkan dengan
sigma (Σ), jika dituliskan secara lengkap maka simbol resultan gaya
adalah (ΣF).
Resultan gaya disebut juga dengan gaya
total, bisa berbentuk penjumlahan atau selisih antar gaya, tergantung
arah dari masing-masing gaya.
Hukum tentang Gaya
Hukum tentang gaya yang paling terkenal dan
umum digunakan adalah Hukum Newton. Hukum ini menggambarkan kaitan
antara gaya dengan gerak sebuah benda.
Dinamakan Hukum Newton karena yang merumuskannya adalah Sir Isaac Newton (1643-1727), seorang fisikawan Inggris.
Hukum Newton terbagi menjadi tiga (3), antara lain sebagai berikut:
Hukum 1 Newton
Hukum 1 Newton berbunyi:
Jika gaya total yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol, maka benda tersebut akan tetap berada dalam keadaan gerak awalnya.
Maksud
dari pernyataan di atas adalah jika total gaya yang bekerja pada sebuah
benda sama dengan nol, maka benda yang awalnya diam, akan tetap diam dan
tidak mungkin bergerak. Sebaliknya, benda yang awalnya bergerak, akan
tetap bergerak dengan besar kecepatan yang sama (konstan) dan arah yang
sama, tidak mungkin melambat atau bertambah cepat atau berbelok.
Secara matematis, Hukum 1 Newton dituliskan:
Jika ΣF = 0, maka a = 0 atau v = konstan
Keterangan:
- ΣF = Resultan gaya atau gaya total (N)
- a = percepatan benda (m/s2)
- v = kecepatan atau kelajuan benda (m/s)
Hukum 2 Newton
Hukum 2 Newton berbunyi:
Percepatan yang ditimbulkan oleh satu atau lebih gaya yang bekerja pada sebuah benda sebanding dengan besar resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda, serta searah dengan arah resultan gaya.
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut:
a = ΣF/m atau
ΣF = m . a
Keterangan:
- m = massa benda (kg)
Hukum 3 Newton
Hukum 3 Newton sering juga disebut hukum interaksi atau hukum aksi-reaksi. Hukum ini berbunyi:
Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua tersebut memberikan gaya terhadap benda pertama dengan besar yang sama tetapi berlawanan arah.
Jadi, untuk setiap gaya, selalu ada gaya lain yang menjadi pasangannya yang sama besar tapi berlawanan arah.
Saat kita memberikan gaya pada suatu benda, maka kita akan memperoleh gaya dari benda tersebut dengan arah yang berlawanan.
Perlu diperhatikan, pasangan gaya ini bekerja pada dua benda yang berbeda. Rumusan matematisnya:
Faksi = -Freaksi
Tanda minus (-) menunjukkan bahwa kedua gaya berlawanan arah.
Rumus Gaya
Secara umum, rumus gaya dituliskan dalam bentuk persamaan matematis:
a = ΣF/m atau
ΣF = m . a
Keterangan:
- a = percepatan benda (m/s2)
- ΣF = Resultan gaya atau gaya total (N)
- m = massa benda (kg)
Ada banyak rumus gaya yang dikenal dalam fisika, mengacu kepada
rumus umum di atas, sehingga melahirkan beberapa rumus untuk setiap
jenis gaya. Berikut ini diantaranya:
- Rumus Gaya Berat, W = m . g
- Rumus Gaya Pegas, F = k . x
- Rumus Gaya Normal, N = W = m . g
- Rumus Gaya Gesek Statis, fs = μs . N
- Rumus Gaya Gesek Kinetis, fk = μk . N
Keterangan:
- g = percepatan gravitasi (m/s2)
- W = gaya berat (N)
- N = gaya normal (N)
- fs = gaya gesek statis (N)
- fk = gaya gesek kinetis (N)
- μs = koefisien gesek statis
- μk = koefisien gesek kinetis
- k = konstanta pegas (N/m)
- x = pertambahan panjang pegas (m)
Contoh Soal
Berikut ini adalah beberapa contoh soal yang berhubungan dengan gaya:
Contoh Soal 1
Jika diketahui gaya yang bekerja pada suatu benda
sebesar 8 N dan massa benda 2 kg, berapakah percepatan gerak pada benda
tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
- F = 8 N
- m = 2 kg
Ditanyakan:
- a....?
Penyelesaian:
a = F/m
= 8/2
= 4 m/s2.
Jadi, percepatan gerak benda tersebut adalah 4 m/s2.
Contoh Soal 2
Sebuah resultan gaya sebesar 30 N bekerja pada sebuah benda bermassa 6 kg. Percepatan yang dialami benda adalah...
Jawaban:
Diketahui:
- ΣF = 30 N
- m = 6 kg
Ditanyakan:
- a....?
Penyelesaian:
a = ΣF/m
= 30/6
= 5 m/s2
Jadi, percepatan yang dialami benda adalah 5 m/s2.
Contoh Soal 3
Dua buah gaya segaris sebesar 5 N, satu mengarah ke barat dan yang lain ke timur. Resultan kedua gaya tersebut adalah?
Jawaban:
Karena kedua gaya berlawanan arah, maka resultan gayanya adalah:
ΣF = F2 - F1
= 5 N - 5 N
= 0 N
Jadi, resultan kedua gaya adalah 0 N.
Jadi, resultan kedua gaya adalah 0 N.
Contoh Soal 4
Sebuah gaya bekerja pada sebuah benda bermassa 3 kg sehingga mendapat percepatan sebesar 6 m/s2. Hitunglah percepatan yang didapat benda bermassa 12 kg jika mendapat gaya yang sama.
Jawaban:
Diketahui:
- m1 = 3 kg
- a1 = 6 m/s2
- m2 = 12 kg
- F1 = F2
Ditanyakan:
Soal ini merupakan jenis soal perbandingan, yaitu perbandingan percepatan. Kita buat terlebih dahulu rumus perbandingannya:
- a2...?
Soal ini merupakan jenis soal perbandingan, yaitu perbandingan percepatan. Kita buat terlebih dahulu rumus perbandingannya:
a1/a2 = F1/m1 x m2/F2
Karena gaya yang bekerja pada kedua benda sama, maka besaran F bisa saling mengeliminasi:
a1/a2 = m2/m1
a1/a2 = 12/3 = 4
a1 = 4.a2, atau
a2 = 1/4 .a1
= 1/4 .6
= 1,5 m/s2.
Jadi, percepatan benda bermassa 12 kg adalah 1,5 m/s2.
Contoh Soal 5
Sebuah gaya 48 N diperlukan untuk memberikan percepatan sebesar 10 m/s2 pada sebuah benda. Hitunglah besar gaya yang diperlukan untuk memberikan percepatan sebesar 4 m/s2 pada benda yang sama.
Jawaban:
Diketahui:
- F1 = 48 N
- a1 = 10 m/s2
- a2 = 4 m/s2
Ditanyakan:
- F2....?
Penyelesaian:
F1/F2 = m.a1/m.a2
F1/F2 = a1/a2
F2 = F1 x a2/a1
= 48 x 4/10
= 19,2 N
Kesimpulan
Gaya (force) adalah tarikan atau dorong yang terjadi pada suatu benda, disimbolkan dengan F dan bersatuan Newton (N).
Gimana adik-adik, udah paham kan dengan apa yang dimaksud dengan gaya? Jangan lupa lagi yah.
Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.
Referensi:
Gimana adik-adik, udah paham kan dengan apa yang dimaksud dengan gaya? Jangan lupa lagi yah.
Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.
Referensi:
- https://www.fisika.co.id/2020/09/alat-mengukur-gaya.html
- https://www.fisika.co.id/2020/08/rumus-gaya-contoh-soal.html
0 komentar:
Posting Komentar