MATERI GAYA DAN HUKUM NEWTON

1. Gaya

Gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya dapat mengubah bentuk, arah, dan kecepatan benda. Misalnya pada plastisin, kamu dapat melempar plastisin (mengubah arah), menangkap plastisin yang bergerak (mengubah kecepatan), atau bahkan mengubah bentuk plastisin dengan memberikan gaya. Tahukah kamu, gaya apakah yang diberikan pada plastisin tersebut? Ada berapa jenis gaya yang dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari?

Gaya dapat dibedakan menjadi gaya sentuh dan gaya tak sentuh. Gaya sentuh contohnya adalah gaya otot dan gaya gesek. Gaya otot adalah gaya yang ditimbulkan oleh koordinasi otot dengan rangka tubuh. Misalnya, seseorang yang mendorong meja (Gambar 2.6). Gaya gesek adalah gaya yang diakibatkan oleh adanya dua buah benda yang saling bergesekan. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada benda. Contohnya adalah gaya gesekan antara meja dengan lantai. Meja yang didorong ke depan akan bergerak ke depan, namun pada waktu yang bersamaan meja juga akan mengalami gaya gesek yang arahnya berlawanan dengan arah gerak meja.

Sumber: Zubaidah, Siti. dkk 2017

Gambar 2.6 Gaya Otot dan Gaya Gesek

 

Gaya tak sentuh adalah gaya yang tidak membutuhkan sentuhan (kontak) 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 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.

Dalam kehidupan sehari-hari benda dipengaruhi oleh lebih dari stu gaya. Untuk itu kita perlu mencari resultan gaya (∑ F) pada benda tersebut. Resultan gaya dapat dicari sebagai berikut :

a.      Jika gaya yang bekerja searah maka resultan gayanya hasil penjumlahan gaya tersebut

Maka menghitung resultan gayanya :

Σ F = F1 + F2

b.      Jika gaya yang bekerja berbeda arah maka resultan gayanya hasil pengurangan gaya tersebut

Maka menghitung resultan gayanya

Σ F = F2 – F1

Dengan syarat F2 > F1

Contoh soal :

Hitunglah resultan gaya berikut dan tentukan arah gerak benda!

Diketahui : F1 = 25 N

                  F2 = 20 N

                  F3 = 50 N

Ditanya : Σ F dan arah benda

Jawab :      Σ F = F3 – (F1+F2)  à F1 dan F2 dijumlahkan karena searah

                  Σ F = 50 – (20+25)

                  Σ F = 50 - 45

                  Σ F = 5 N

benda bergerak ke kanan karena benda bergerak kea rah gaya yang lebih besar

 

Lebih lanjut teori tentang gaya dan interaksinya terhadap gerak benda akan dibahas pada pembahasan tentang Hukum Newton tentang gerak.

                         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 mengenakan sabuk pengaman? Peristiwa tersebut merupakan salah satu contoh peristiwa kelembaman (inersia) suatu benda. Kelembaman (inersia) adalah sifat yang dimiliki benda untuk mempertahankan keadaannya. Apabila keadaan awal benda dalam kondisi bergerak, maka benda akan cenderung bergerak terus menerus. Dan sebaliknya, apabila keadaan awal benda dalam kondisi diam, maka benda akan cenderung diam. Newton menyatakan sifat inersia benda, bahwa benda yang resultan (total) gayanya sama dengan nol (∑F=0), benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan. Hal ini selanjutnya dikenal dengan Hukum I Newton.

 

                         2.        Hukum II Newton

Pernahkah kalian mendorong mobil sedan? Dapatkah mobil itu berpindah? Jika kalian mendorong truk dengan gaya yang sama besar seperti ketika mendorong sedan, apakah truk tersebut dapat berpindah? Mengapa demikian? Percepatan gerak sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang diberikan, namun berbanding terbalik dengan massanya. Sehingga persamaan matematisnya dapat dirumuskan:

 

dimana    a = percepatan (m/s²)

                 ∑F = Resultan Gaya (N)

                 m = massa (kg)

Contoh soal 2.4

1.      Sebuah benda bermassa 20 kg dikenai gaya sebesar 50 N. Berapa percepatan yang bekerja pada benda tersebut?

2.      Haikal, Nikolas, dan Susi menarik sebuah benda bermassa 10 kg diatas permukaan bidang yang licin. Jika Haikal menarik dengan gaya 85 N ke arah kanan, Nikolas menarik dengan gaya 100 N ke arah kiri, dan Susi juga ikut menarik denan gaya N. Benda tersebut bergerak dengan percepatan 6 m/s², tentukan:

a.      besar gaya yang ditarik Susi

b.      arah pergerakan benda

Pembahasan

1.      Diketahui:    m = 20 kg

                    F = 50 N

Ditanya:       a …..?

Jawab:            

Jadi, besar percepatan yang bekerja pada benda sebesar 2,5 m/s²

2.      Diketahui:    F_H = 85 N (ke kanan)                           m = 10 kg

                    F_N = -100 N (ke kiri)                            a = 6 m/s²

Ditanya:       a) F_{S ….}?

                    b) arah pergerakan benda…?

Jawab:         a) ∑F    = m . a

                                = 10 . 6 = 60 N

                         ∑F   = F_H + F_N + F_S

                         60   = 85 + (-100) + F_S

                         F_S    = 60 – 85 +100 = 75 N

                         Jadi, besar gaya tarik Susi sebesar 75 N kearah kanan

                    b) karena nilai resultan gaya pada benda bernilai positif, maka benda bergerak ke arah kanan

 

                         3.        Hukum III Newton

Pernahkah kamu berpikir, mengapa kita dapat berjalan di jalan yang permukaannya kasar dan tidak bisa berjalan di jalan yang permukaannya licin? Kita dapat berjalan di jalan yang permukaannya kasar dikarenakan ada gaya hentak kaki ke arah belakang yang mengenai permukaan bidang jalan. Arah gaya yang bekerja pada kaki dan jalan dapat dilihat pada gambar berikut.

Sumber: Yana, Yuli. 2018

Gambar 2.10 Gaya Aksi Reaksi pada Orang Berjalan

 

Gaya yang dihentakkan kaki ke belakang akan mendapat respon dari gaya gesek antara kaki dan jalan. Besar gaya hentak kaki ke belakang dan gaya dorong jalan ke kaki nilainya sama, akan tetapi arahnya berbeda. Sehingga dapat disimpulkan bahwasanya syarat terjadinya gaya aksi-reaksi ini adalah

1.      terjadi pada dua benda yang berbeda

2.      berlangsung secara bersamaan dan gayanya terletak pada satu garis lurus

3.      memiliki nilai gaya yang sama

4.      arahnya berlawanan

 

Jika sudah memahami materi silahkan melakukan evaluasi dan refleksi dengan klik tombolnya