Gaya dan Hukum Newton

Gaya

Gaya adalah tarikan atau dorongan.

Gaya dapat mengubah  bentuk, arah, dan kecepatan benda. Misalnya pada plastisin, kamu dapat melempar plastisin, menghentikan lemparan (menangkap) plastisin, atau mengubah bentuk dengan memberikan gaya. Tahukan kamu gaya apa yang diberikan pada plastisin tersebut? Ada berapa jenis gaya yang dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari?

Gaya dapat dibedakan menjadi gaya sentuh dan gaya tak sentuh

Gaya sentuh

Gaya sentuh contohnya adalah gaya otot dan gaya gesek. 

Gaya otot adalah gaya yang ditimbulkan oleh koordinasi otot dengan rangka tubuh. Misalnya, seseorang akan memanah dengan menarik mata panah ke arah belakang.

Gaya gesek adalah gaya yang diakibatkan oleh adanya dua buah benda  yang saling bergesekan. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan dengan gaya yang diberikan pada benda. Contohnya adalah gaya gesek antara  meja dan lantai. Meja yang didorong kedepan akan bergerak kedepan, namun pada waktu yang bersamaan meja juga akan mengalami gara gesek yang arahnya berlawan dengan arak gerak meja. 

Gaya gesek yang menguntungkan

1. Ban mobil dibuat bergerigi agar dapat berjalan di jalan licin

2. Pemberian minyak pelumas pada roda gigi, gaya gesek pada rem dapat memperlambat laju mobil

3. Gaya gesek kaki dengan permukaan lantai menyebabkan dapat berjalan 

 

Gaya Gesek yang merugikan:

1. Gesekan ban mobil dengan jalan menyebabkan ban menjadi tipis

2. Gersekan antara udara dengan mobil dapat menghambat gerak mobil

3. Gaya gesek antara mesin mobil dengan kopling menyebabkan panas berlebihan

 

Gaya Tak Sentuh

Gaya tak sentuh  adalah gaya yang tidak membutuhkan setuhan langsung dengan benda yang dikenai. Contohnya seperti saat kita mendekatkan ujung magnet batang dengan sebuah paku besi. seketika paku besi akan tertarik dan menempel pada pada magnet batang.  Hal tersebut disebabkan oleh adanya pengaruh gaya magnet yang ditimbulkan magnet batang. Selain gaya magnet, gaya gravitasi pada orang yang sedang terjun payung juga merupakan contoh gaya tak sentuh. 

Selanjutnya tentang gaya akan dibahas  pada pembahasan tentang Hukum Newton tentang gerak. 

Hukum Newton

1. 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 menggunakan sabuk pengaman? 

Saat berada di dalam sebuah mobil  yang sedang melaju kencang kemudian tiba-tiba di rem. Badan akan terdorong ke depan karena padan ingin mempertahankan geraknya ke depan. Peristiwa tersebut memunculkan ide teknologi sabuk pengaman yang dipasang di kendaraan.

Newton  menyatakan " Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya".

hal ini dikenal dengan Hukum I Newton, dengan persamaan/ rumus, 

Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda bernilai 0 maka benda yang awalnya diam akan tetap diam dan untuk benda yang awalnya bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

Contohnya kita mendorong tembok. Selama tembok tidak bergerak. Maka kita tidak akan dikatakan memiliki gaya. Atau gaya kita sama dengan 0. Dianggap tidak memiliki usaha.

2. Hukum II Newton

Di dalam kehidupan sehari-hari kita sering menemukan fakta bahwa pada saat memindahkan balok, akan lebih cepat jika gaya yang dikenakan (digunakan) semakin besar. Ini karena gaya berbanding lurus dengan kecepatan. Jadi, jika gayanya besar akan didapatkan percepatan yang lebih besar juga. dengan kata lain, jika barangnya berat dipindahan dengan satu orang, maka pindahkan dengan dua orang atau tiga orang, semakin banyak orang yang memindahkan maka akan semakin cepat karena gayanya besar.

Contoh lainnya adalah saat memindahkan meja yang ringan akan lebih cepat daripada memindahkan lemari yang berat jika menggunakan gaya dorong yang sama.  ini disebabkan massa meja yang lebih kecil daripada massa lemari. Massa berbanding terbalik dengan percepatan. Semakin kecil massa benda, maka semakin besar percepatan benda tersebut. Dengan kata lain, jika ringan kita akan lebih cepat memindahkan barang, mau diangkat ataupun di dorong. 

Bunyi Hukum Newton 2 adalah "Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan/dikerjakan, namun berbanding terbalik dengan massanya".

Sebuah benda dengan massa m mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap m atau bisa dituliskan sebagai :

3. Hukum III Newton

Pernahkan kamu berpikir, bagaimana sebuah roket dapat meluncur ke angkasa? Roket yang terdorong ke atas diakibatkan oleh semburan gas ke bawah. Semakin kuat semburan gas ke bawah, maka roket akan semakin cepat terdorong ke atas. Berdasarkan fakta tersebut, apa yang sebenarnya terjadi jika roket itu sedang meluncur? Gaya-gaya apa saja yang memengaruhi gerak roket tersebut? 

Hukum III Newton menyatakan bahwa ketika benda pertama bekerja gaya (F aksi) pada benda kedua, maka benda kedua tersebut akan memberikan gaya ( F reaksi) yang sama besar ke benda pertama namun berlawan arah. 

Atau di kenal dengan,

Jadi gaya aksi reaksi selalu bekerja pada benda yang berbeda dengan besar yang sama. 

Contoh aksi reaksi, 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 arahnya berlawanan  sehingga orang tersebut akan terdorong ke depan meskipun yang nya mengayuh ke belakangan. 

Tahukah kamu bahwa gerak burung terbang dapat dijelaskan dengan menggunakan hukum III Newton? 

Burung mengepakkan sayap ke belakangan untuk memberikan gaya ke udara. Udara yang massanya jauh lebih besar daripada burung, memberi gaya reaksi yang nilainya sama besar dengan gaya aksi namun berlawanan arah. 

Beberapa peristiwa dalam kehidupan sehari – hari yang sesuai dengan Hukum III Newton adalah sebagai berikut.

1. Seseorang yang mendorong tembok, gaya yang diberikan pada tembok tidak membuat tembok bergeser.
2. Gaya hentakan pada pistol saat seseorang menekan pelatuk sebuah pistol.
3. Gerakan putaran ban mobil

Gerak ban mobil → F_aksi

Gerakan mobil → F_reaksi

1. Dua badak bermassa sama saling dorong dan keduanya tidak ada yang bergeser posisinya.
2. Tangan kita saat memukul meja akan terasa sakit karena meja memberikan gaya dorong sebagai reaksi ke tangan kita.
3. Semburan gas panas ke bawah yang dihasilkan pembakaran bahan bakar roket akan mendorong roket meluncur ke atas.
4. Pada orang berenang, gaya aksi dari tangan ke air mengakibatkan gaya reaksi dari air ke tangan dengan besar gaya yang sama namun arah gaya berlawanan sehingga perenang terdorong ke depan meskipun tangannya mengayun ke belakang.
5. Saat mendayung sebuah perahu, perahu terdorong ke depan meskipun dayung mengayun ke belakang, gaya aksi dari dayung ke air mengakibatkan gaya reaksi dari air ke dayung dengan besar gaya yang sama namun arah gaya berlawanan

Kesetimbangan Benda Tegar

Pada bab ini kita akan mempelajari kinematika dan dinamika gerak benda tegar. Benda yang menjadi objek pembelajaran  pada bab ini memiliki ciri utama yaitu bentuk benda tidak berubah meskipun benda tersebut dikenai gaya. Kita juga akan mempelajari mengenai titik kesetimbangan gaya, serta perputaran benda pada porosnya.

Kesetimbangan benda tegar adalah kondisi dimana momentum benda tegar sama dengan nol. Artinya jika awalnya benda tegar tersebut diam, maka akn tetap diam. Namun jika awalnya benda tegar tersebut bergerak dengan kecepatan konstan (tetap), maka akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

PENGERTIAN BENDA TEGAR

Benda tegar adalah suatu benda yang bentuknya tidak berubah-rubah saat diberi gaya dari luar. Benda dianggap sebagai titik materi yang ukurnanya biasanya diabaikan. Hal ini berlaku jika benda dimasukkan dalam sistem partikel. 

Apakah sudah pernah mempelajari dinamika partikel? dimana benda dianggap sebagai suatu titik materi, sehingga gaya-gaya yang bekerja pada benda hanya mungkin menyebabkan gerak translasi. 

Itu, mengapa, semua gaya yang berkerja pada benda tersebut hanya dianggap bekerja pada titik materi yang menyebabkan terjadinya gerak translasi (∑F = 0)

SYARAT KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

syarat kesetimbangan yang berlaku pada benda tegar adalah syarat kesetimbangan translasi dan rotasi. Adapun syarat yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut.

MACAM-MACAM KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Berdasarkan kemampuan benda untuk kembali ke posisi semula, keseimbangan benda tegar dibagi menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.

1. Kesetimbangan stabil

Keseimbangan stabil adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke posisi semula saat benda diberi gangguan. Gangguan tersebut mengakibatkan posisi benda berubah (pusat gravitasi O naik). Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

2. Kesetimbangan labil

Keseimbangan labil terjadi jika benda tidak bisa kembali ke posisi semula saat gangguan pada benda dihilangkan. Gangguan yang diberikan menyebabkan posisi benda berubah (pusat gravitasi O turun). Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

3. Kesetimbangan netral (indeferen)

Keseimbangan netral terjadi jika benda mendapatkan gangguan di mana pusat gravitasi O pada benda tidak naik atau tidak turun. Akan tetapi, benda berada di posisinya yang baru. Perhatikan gambar berikut.

Benda yang berada dalam keseimbangan stabil bisa mengalami gerak menggeser (translasi) atau mengguling (rotasi) saat diberi gaya dari luar. Apa sih syarat benda dikatakan mengalami translasi atau rotasi?

Momen Kopel

Momen kopel adalah pasangan gaya yang besarnya sama, tetapi berlawanan arah. Kopel yang bekerja pada suatu benda akan menyebabkan terbentuknya momen kopel. Secara matematis, momen kopel dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

M = momen kopel (Nm);

F = gaya (N); dan

d = panjang lengan gaya (m).

Oleh karena memiliki besar dan arah, maka momen kopel termasuk dalam besaran vektor. Untuk itu, Quipperian harus memperhatikan kecenderungan benda saat berputar. Cara termudahnya dengan membuat perjanjian tanda seperti berikut. 

1. Momen kopel bernilai negatif jika berputar searah putaran jarum jam.
2. Momen kopel bernilai positif jika berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

Jika beberapa momen kopel bekerja pada suatu bidang, persamaannya menjadi:

Besaran Pokok dan Besaran Turunan

Sebelum membahas tentang apa itu Besaran Pokok dan Besaran Turunan, mari kita bahas terlebih dahulu apa itu Besaran dan Satuan.

Dalam dunia Fisika kita mengukur setiap besaran dalam satuannya masing-masing. Dengan cara membandingkan besaran tersebut dengan satuan standar.

Untuk memahami maksud kalimat tersebut, misalnya kamu mengukur panjang suatu meja dan kamu dapatkan panjangnya lima jengkal. Itu artinya kamu membandingkan besaran panjang meja dengan panjang jengkalmu.

Satuan adalah nama/istilah yang diberikan untuk mengukur suatu besaran tersebut. 

Sebagai contoh, second (s) untuk waktu. Setiap besaran dalam fisika memiliki satuannya masing-masing. Berdasarkan satuanya inilah besaran dikelompokkan dalam dua bagian.

Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya ditentukan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran-besaran lain. Terdapat tujuh macam besaran pokok, yaitu seperti tabel berikut ini.

1. Penggunaan besaran panjang digunakan untuk mengukur panjang benda dan secara satuan Ineternasional (SI) memiliki satuan meter (m)
2. Penggunaan besar massa digunakan untuk mengukur massa atau kandungan materi pada benda.  massa memiliki satuan Internasional (SI) yaitu kilogram.
3. Besaran waktu digunakan untuk mengukur waktu suatu peristiwa atau kejadian. Contoh alat ukur waktu adalah stopwatch. Waktu memiliki satuan Ineternasional (SI) sekon.
4. Suhu adalah ukuran panas suatu benda. Suhu memiliki satuan Internasional (SI) berupa Kelvin (K). Alat untuk mengukur suhu yaitu termometer.
5. Pengunaan kuat arus digunakan untuk mengukur arus listrik dari satu tempat ke tempat lain yang memiliki satuan Internasional ampere (A) 
6. Intensitas cahaya, besaran yang digunakan mengukur terang atau tidaknya cahaya yang jatuh pada benda. Intensitas cahaya memiliki satuan Internasional candela (cd)
7. Besaran yang digunakan untuk mengukur jumlah partikel yang terkandung pada benda. Jumlah zat memiliki satuan Internasional (SI) mol

Besaran turunan adalah besaran-besaran yang dapat diukur selain 7 besaran pokok dalam tabel diatas. 

Disebut besaran turunan karena besaran-besaran tersebut dapat diturunkan dari besaran-besatan pokoknya. 

Besaran turunan adalah besaran yang satuannya berasal dari kombinasi besaran-besaran pokok

Jumlah besaran turunan sangatlah banyak, bahwa bisa dikatakan hampir semua besaran fisika merupakan besaran turun. 

Misalnya luas yang merupakan kombinasi dari perkalian besaran panjang (meter).

Luas = Lebar (meter) x Panjang (meter) = m²

Berikut beberapa contoh besaran turunan,

link - link penting

https://www.printablepaper.net/category/dot

GRIDZZLY.COM