BAB 1
GAYA DAN PERCEPATAN
GAYA
A. GAYA SENTUH DAN GAYA TAK SENTUH
Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dapat menyebabkan perubahan bentuk atau kedudukan suatu benda. Gaya ada bermacam-macam, antara lain: 1. Gaya otot, contohnya kita dapat mendorong, mengangkat, atau menarik sebuah benda, 2. Gaya mesin, contoh: mobil, kapal terbang, kereta api dapat bergerak karen mesin, 3. Gaya gesekan, contoh: bola yang menggelinding di atas lantai atau lapangan lama-kelamaan akan berhenti karena bergesekan dengan lantai atau rumput di lapangan, 4. Gaya pegas, contohnya: panah yang dilepas dari busurnya, dan batu yang dilepas dari ketapel, 5. Gaya magnet, contohnya magnet dapat menarik paku atau logam-logam yang lain, 6. Gaya tarik bumi (gaya gravitasi bumi), contohnya: benda-benda di bumi jika jatuh selalu ke bawah, dan 7. Gaya listrik, contohnya penggaris yang telah digosok dengn rambut kering dapat menarik serpihan kecil kertas (penggaris dari mika)
Gaya otot, gaya mesin, gaya gesekan, dan gaya pegas disebut gaya sentuh. Gaya sentuh adalah gaya yang terjadi apabila benda-benda yang berinteraksi saling bersentuhan. Gaya magnet, gaya listrik, dan gaya gravitasi bumi disebut gaya tak sentuh. Gaya tak sentuh adalah gaya yang terjadi tanpa persentuhan antara benda-benda yang berinteraksi. Gaya dapat diukur dengan alat neraca pegas atau diamo meter.
Neraca pegas atau dinamometer dihubungkan dengan balok, kemudian ditarik sampai balok tersebut hampir bergerak. Gaya yang bekerja pada balok dapat diamati pada dinamometer. Skala yang ditunjuk oleh dinamometer menunjukkan besar gaya yang bekerja pada benda (misalnya 25 newton). Balok tersebut ditarik ke kiri. Dengan demikian maka disamping mempunyai besar, gaya juga mempunyai arah. Besaran yang mempunyai besar dan arah disebut besaran vektor. Dalam Sistem Internasional (SI), satuan gaya dinyatakan dalam newton yang disingkat ”N”.
Stu ( 1 ) newton adalah gaya yang bekerja pada sebuah benda yang massanya 1 kilogram sehingga bergerak dengan percepatan 1 m/s2. Stuan gaya yang leih kecil adalah dyne (dalam sistem ”cgs”).
B. PERPADUAN GAYA
Dua gaya atau lebih dapat dipadukan atau ditentukan resultannya sehingga diperoleh satu gaya pengganti, dengan syarat gaya-gaya yang dipadu tersebut berada pada satu garis kerja. Untuk gaya-gaya yang searah, resultannya merupakan merupakan jumlah dari gaya-gaya yng bekerja pada benda. Untuk gaya-gaya yang berlawanan arah, resultannya merupakan selisih dari gaya-gaya yang bekerja pada benda.
Contoh:
1. Herman menarik gerobag dengan gaya sebesar 400 newton, kemudian Iwan mendorong gerobag tersebut tersebut dari belakang dengan gaya sebesar 350 newton. Berapakah besar gaya yang bekerja pada gerobag tersebut?
Diketahui : (Herman) = 400 N
( Iwan) = 350 N
arahnya sama
Ditanya :
Jawab : Karena F1 dan F2 searah, maka resultannya merupakan jumlah dari
kedua gaya tersebut.
=
= 400 N + 350 N
= 750 N (dalam arah yang sama)
Jadi gaya yang bekerja pada gerobang tersebut sebesar 750 newton.
Jika dua buah gaya bekerja pada sebuah benda, sedangkan kedua gaya tersebut dalam satu garis kerja, berlawanan arah, dan sama besar, maka benda tersebut tidak mengalami perubahan gerak atau gerak atau diam. Hal ini disebabkan kedua gaya tersebut saling meniadakan, sehingga benda dalam keadaan seimbang.
C. GAYA GESEKAN
Sebuah benda yang diluncurkan di lantai, semakin lama gerakannya semakin lambat dan akhirnya berhenti. Hal ini disebabkan terjadi gaya gesekan antara balok dengan lantai. Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang saling bergesekan, sedangkan arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Besar gaya gesekan ditentukan oleh: kekasaran permukaan benda yang bergesekan dan gaya normal yang besarnya ditentukan oleh berat benda.
Manfaat gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari antara lain: 1. Jalan raya dibuat kasar agar mobil atau kendaraan yang melintas dapat berjalan (agar terjadi gesekan antara jalan dengan mobil), 2. Lantai kelas dibuat tidak licin agar kita dapat berjalan di atasnya, dan 3.Rem pada kendaraa bermotor atau sepeda berfungsi untuk memperbesr gaya gesekan antara roda dengan kampas rem, sehingga gerak kendaraan atau sepeda lebih lambat.
Gaya gesekan juga ada yang merugikan, antara lain: 1. Dengan adanya gaya gesekan, ban sepeda, sepeda motor, atau ban mobil menjadi tipis dan halus, karena bergesekan dengan permukaan jalan, 2. Dengan adanya gaya gesekan, roda gerigi pada mesin menjadi aus. Oleh karena itu pada mesin-mesin gaya gesekan diusahakan sekecil mungkin agar tidak menimbulkan panas dengan cara memberi miyak pelumas atau oli, 3. Gaya gesekan yang terjadi antara roda kendaraan dengan bodinya menyebabkan kendaraan tidak dapat berjalan dengan cepat.
D. BERAT BENDA
Berat benda adalah besar gaya tarik bumi (gravitasi bumi) terhadap benda tersebut. Semakin jauh dari bumi berat benda semakin berkurang, sedangkan massanya selalu tetap. Semakin dekat dengan kutub bumi berat benda semaki besar. Berat benda di kutub bumi bertambah sampai dengan 0,5% dibnding berat benda di katulistiwa. Massa adalah jumlah materi zat yang terkadang dalam suatu benda. Massa benda di mana-mana selalu tetp. Dalam Sistem Internasional satuan berat benda dinyatakan dalam newton (N), sedagkan satuan yang lain adalah kgf (kilogram force = kilogram gaya). 1 kgf = 9,8 N. Dalam Sistem Internasional satuan massa dinyatakan dalam kilogram (kg). Hubungan antara berat (w), massa benda (m), dan gravitasi bumi (g) dapat dirumuskan: w = m x g atau dapat ditulis w = m . g dimana g =
Benda-benda yang memiliki volume sama jika terbuat dar bahan yang berbeda, maka memiliki berat yang berbeda pula. Dengan demikian maka perbandingan antara berat dengan volume benda-beda tersebut juga berbeda. Perbandingan antara berat dengan volume benda disebut berat jenis benda . Secara matematis berat jenis benda dapat dirumuskan: S =
Contoh:
1. Sebuah silinder besi massanya 5 kilogram. Hitunglah berat silinder besi tersebut!
Diketahui : m = 5 kg
g = 9,8
Ditanya ; w
Jawab : w = m . g
= 5 kg . (9,8 ) = 4,9 kg.= 49 N