Pengertian Gaya
Doronglah daun pintu sehingga terbuka. Tariklah sebuah
pita karet. Tekanlah segumpal tanah liat. Angkatlah bukumu. Pada setiap
kegiatan itu kamu mengerahkan sebuah gaya. Gaya adalah suatu tarikan atau
dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap benda lain. Kadang kadang,
akibat suatu gaya tampak demikian jelas, seperti saat sebuah mobil sedang
melaju dan menabrak sebatang pohon. Akan tetapi, akibat gaya-gaya lain tidak
sejelas pohon yang ditabrak itu. Dapatkah kamu merasakan gaya dari lantai yang
bekerja pada kakimu? Catatlah semua gaya yang mungkin kamu lakukan atau alami
pada suatu hari tertentu. Bayangkan tindakantindakan seperti mendorong,
menarik, merenggangkan, meremas, membengkokkan, dan menjatuhkan benda.
Pada saat itu kamu mengerahkan gaya kepada benda
tersebut. Bagaimana kamu dapat mengukur besar gaya? Besar gaya diukur dengan
neraca pegas. Gaya diukur dalam satuan newton (N).
Gaya Sentuh dan Gaya Tak Sentuh
Pada saat kamu mendorong meja, kamu harus menyentuh
meja itu untuk mengerahkan gaya kepada meja itu. Demikian pula jika kamu hendak
melontarkan batu dengan menggunakan ketapel. Gaya otot pada saat kamu mendorong
meja dan gaya pegas pada saat kamu melontarkan batu dengan ketapel termasuk
gaya sentuh. Disebut gaya sentuh karena sebuah benda yang memberikan gaya harus
menyentuh benda lain yang dikenai gaya tersebut. Contoh lain gaya sentuh adalah
gaya gesekan, yang akan kita bahas nanti. Jika kamu melepaskan kapur dari
ketinggian tertentu, maka kapur itu akan jatuh ke bawah, ditarik oleh gaya gravitasi
Bumi. Gaya gravitasi termasuk gaya tak sentuh, karena tanpa harus melalui
sentuhan kapur dan Bumi. Gaya listrik dan gaya magnet adalah contoh lain gaya
tak sentuh.
Akibat Gaya terhadap Benda
Apa yang terjadi pada sebuah benda saat gaya dikenakan
pada benda tersebut? Apabila sebuah benda sedang bergerak, apakah gaya tersebut
mengubah kecepatan benda itu? Coba bayangkan anak yang sedang menendang bola.
Kecepatan bola tersebut tentunya berubah begitu benturan terjadi. Jadi gaya
dapat mengubah kecepatan benda. Bayangkan pula plastisin yang ditekan. Pada
saat menekan plastisin, tangan itu memberikan gaya kepada plastisin itu.
Bagaimana bentuk plastisin setelah ditekan? Ternyata gaya juga dapat
menyebabkan bentuk benda berubah.
Resultan Gaya
A. Gaya-Gaya Setimbang
Gaya-gaya tidak selalu mengubah kecepatan. Bayangkan dua tim yang sedang tarik
tambang. Kedua tim tersebut sama-sama mengerahkan gaya dengan arah berlawanan.
Bila kedua tim tersebut tidak bergerak, maka gaya yang dilakukan kedua tim pada
tali tersebut sama besar. Gaya yang menarik tali ke kiri diimbangi dengan gaya
yang menarik tali ke kanan. Gaya-gaya yang besarnya sama dan arahnya berlawanan
yang bekerja pada sebuah benda disebut gaya-gaya setimbang.
B. Gaya-gaya Tak Setimbang
Pernahkah kamu menarik sebuah gerobak yang bermuatan?
Untuk membuat gerobak bergerak, kamu harus menarik gerobak tersebut. Jika gaya
yang kamu kerahkan tidak cukup besar, kamu mungkin meminta bantuan temanmu.
Temanmu mungkin akan menarik gerobak itu bersamamu atau mendorongnya dari
belakang. Dua gaya tersebut, yaitu gaya dari kamu dan temanmu akan bekerja pada
arah yang sama. Jika dua gaya bekerja pada arah yang sama, maka kedua gaya itu
dijumlahkan, seperti ditunjukkan pada gambar.
Gaya total atau gaya resultan pada gerobak tersebut
sama dengan jumlah kedua gaya itu. Jikagaya total pada suatu benda menuju ke
arah tertentu, gaya tersebut disebut gaya-gaya tak setimbang. Gaya-gaya tak
setimbang selalu mengubah kecepatan sebuah benda. Apabila temanmu mendorong
gerobak dengan arah yang berlawanan dengan arah gaya dorongmu, gaya-gaya itu
digabung dengan cara yang berbeda. Jika dua gaya berlawanan arah, maka gaya
total kedua gaya tersebut merupakan selisih kedua gaya. Jika satu gaya lebih
besar daripada gaya yang lain, gerobak itu akan bergerak ke arah gaya yang
lebih besar. Dalam hal ini temanmu jelas tidak membantu kamu. Menurut pendapatmu
apa yang terjadi jika gaya dorongmu dan gaya dorong temanmu sama dan berlawanan
arah.
Jadi, gaya dapat digambarkan sebagai anak panah.
Panjang anak panah menunjukkan besar gaya, dan arah anak panah menunjukkan arah
gaya. Dengan menggunakan anak panah ini kamu dapat menyatakan berapa besar
hasil gabungan gaya-gaya itu dan ke mana arahnya.
Latihan Yuk!!
- Apa yang dimaksud dengan gaya?
- Dapatkah gaya mengakibatkan
perubahan pada suatu benda? Perubahan apa saja yang terjadi?
- Apakah satuan SI untuk gaya?
Diturunkan dari satuan besaran apa sajakah satuan gaya?
- Tiga buah gaya segaris dan
searah masing-masing besarnya 2 N, 5 N, dan 10 N. Tentukan resultan
gaya-gaya tersebut!
Gelindingkan sebuah bola di atas lantai yang licin,
apa yang terjadi? Ternyata bola meluncur terus sepanjang lantai. Sekarang
gelindingkan bola tersebut di atas tanah! Apakah yang terjadi? Ternyata gerakan
bola akan semakin lambat dan akhirnya berhenti. Mengapa demikian? Hal ini
terjadi karena adanya gaya gesek antara bola dengan tanah. Gaya gesek dapat terjadi
pada zat padat, cair, bahkan gas. Benda-benda yang bergesekan selalu
menimbulkan panas. Gaya gesek ada 2 macam, yaitu gaya gesek statis dan gaya
gesek kinetis. Gaya gesek statis terjadi pada benda diam atau akan bergerak.
Sedangkan gaya gesek kinetis terjadi pada benda yang bergerak.
Sebelumnya telah disebutkan bahwa besar gaya gesek
ditentukan oleh kekasaran permukaan bidang yang bersentuhan. Dengan demikian,
besar gaya gesek tidak tergantung pada luas permukaan bidang yang bergesekan. Besar
gaya gesek dirumuskan sebagai berikut.
miu : koefisien gesek
N : gaya normal (N)
Kita sering memanfaatkan gaya gesek, dalam kehidupan
sehari-hari. Ada gaya gesek yang menguntungkan dan ada yang merugikan. Contoh
gaya gesek yang menguntungkan antara lain:
- Gaya gesek yang timbul ketika
kita berjalan. Jika tidak ada gaya gesek maka kita tidak dapat berjalan
dengan baik.
- Ban mobil dibuat bergerigi
untuk menghindari selip ketika melewati jalan yang licin.
Sedangkan contoh gaya gesek yang merugikan antara
lain:
- Gesekan antara bagian-bagian
mesin yang menyebabkan aus. Gesekan ini dapat dikurangi dengan pemberian
oli.
- Permukaan jalan raya yang kasar
menyebabkan ban mobil cepat halus
Karakteristik dari gaya gesek adalah sebagai
berikut:
- Antara dua buah benda yang
bersentuhan terjadi gaya gesek.
- Sebuah benda akan bergerak jika
gaya yang bekerja pada benda lebih besar dari gaya geseknya.
- Gaya gesek selalu berlawanan
arah dengan arah gerak benda.
- Besarnya gaya gesek antara dua
buah benda ditentukan oleh kekasaran atau kehalusan permukaan-permukaan
yang bersentuhan.
Latihan Yuk!!
- Diskusikan dengan teman
sebangkumu mengapa kita tidak dapat berjalan dengan baik pada lantai yang
licin, namun pada jalan yang kasar dapat berjalan dengan baik!
Kali ini kita akan membahas mengenai gaya berat atau
lebih sering disebut dengan berat. Pada umumnya orang telah salah dengan
mengatakan massa sebagai berat benda.
Masih ingatkah kamu apa perbedaan antara massa dengan
berat benda? Massa suatu benda merupakan banyaknya partikel yang terdapat dalam
benda. Massa benda bersifat tetap, artinya tidak dipengaruhi oleh gravitasi.
Sedangkan berat benda menyatakan besarnya gaya gravitasi yang bekerja pada
benda tersebut. Karena berat merupakan sebuah gaya maka berat benda dapat
diukur dengan menggunakan neraca pegas.
Jadi, massa benda besarnya sama di mana pun pengukuran
massa dilakukan, sedangkan berat benda berubah tergantung letaknya. Hal ini
disebabkan besar percepatan gravitasi di setiap tempat tidak sama, tergantung
jaraknya dari pusat bumi. Berat benda di daerah kutub akan lebih besar daripada
berat benda di khatulistiwa. Hal ini disebabkan jarak kutub lebih dekat ke
pusat bumi bila dibandingkan dengan khatulistiwa. Dengan demikian, berat suatu
benda berubah tergantung letaknya dari pusat bumi. Setiap benda yang ada di
bumi memiliki berat. Berat benda secara matematis dapat dirumuskan sebagai
berikut.
Keterangan:
w : gaya berat ( N )
m : massa benda (kg)
g : percepatan gravitasi ( N/kg )
Latihan Yuk!!
- Jelaskan perbedaan konsep massa
dan berat!
- Jika berat benda di suatu
tempat 50 N dan percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s^2,
hitunglah massa benda tersebut!
- Sebuah bola logam bermassa 4 kg
terletak di atas lantai. Berapakah berat bola logam jika percepatan
gravitasi di tempat itu 9,8 m/s^2?
- Hitunglah massa sebuah benda
yang beratnya 65 N jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 9,8 m/s^2!
- Sebuah kubus kayu massanya 5
kg. Berat kubus kayu tersebut di suatu tempat adalah 48 N. Berapa
percepatan gravitasi di tempat tersebut?
