KAJIAN TEORI, KERANGKA PIKIR DAN HIPOTESIS TINDAKAN
6. Konsep Gaya
jenis contohnya satuan SI contoh contoh berupa dipengaruhi menyebabkan
disebut juga menjelaskan
menjelaskan GAYA Dorongan (tarikan) Newton (N) 1 N=1 kg m/s2 Gaya Sentuh
Gaya Tak Sentuh
Gaya Magnet Hukum Newton Hukum II Newton Hukum III Newton Hukum I Newton Hukum inersia (hukum kelembaman) Hubungan gaya dan percepatan Gaya aksi-reaksi Perubahan kelajuan
Perubahan arah gerak benda Perubahan bentuk benda
Gaya Gesek
Gesekan Kinetis Gesekan Statis
Gambar 2.3 Bagan Peta Konsep tentang Gaya a. Pengertian Gaya
Gerak tidak akan terjadi tanpa adanya gaya. Gaya mampu menggerakkan benda, mengubah arah gerakan, dan mengubah bentuk benda.
b.Jenis-jenis Gaya
Dalam gaya terdapat gaya sentuh dan gaya tak sentuh. 1) Gaya sentuh
Gaya sentuh merupakan gaya yang bekerja pada sebuah benda dan langsung bersentuhan.44 Salah contoh gaya sentuh yang sering terjadi dalam kehidupan
sehari-hari adalah gaya gesek. Kamu akan merasa adanya gesekan antara benda dengan lantai dan menyulitkan kamu mendorong benda tersebut. Dalam kehidupan sehari-hari, kamu pasti sering bertemu dengan gaya gesekan. "Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang saling bergesekan dengan arah gaya berlawanan dengan arah gerak benda."45 Dalam gaya gesek
secara umum terbagi dua bagian yaitu gaya gesek kinetis dan gaya gesek statis 2) Gaya tak sentuh
Gaya tak sentuh merupakan gaya yang bekerja pada benda tanpa bersentuhan langsung dengan benda tersebut.46 Contoh gaya tak sentuh dalam
kehidupan sehari-hari adalah gaya magnet dan gaya gravitasi. Dalam gaya magnet, benda-benda kecil yang berada didekatnya akan tertarik oleh magnet. Gaya magnet adalah gaya yang ditimbulkan oleh magnet.47 Gaya gravitasi Bumi
mengakibatkan setiap benda yang jatuh selalu ke pusat Bumi. Hal ini disebabkan oleh adanya gaya gravitasi Bumi. Gaya gravitasi Bumi adalah gaya yang terjadi karena adanya gaya tarik-menarik antara benda dengan Bumi.48 Perbandingan
44
Kamajaya dan Tedy Wibowo, Inspirasi Sains Pelajaran IPA Terpadu untuk SMP, (Jakarta: Ganeca Exact, 2007), Cet. I, h. 2
45 Ibid, h. 3-4 46
Ibid, h. 3-4
47
Suryana, Belajar Aktif Fisika, (Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2002), h. 80-83
48 Ibid, h. 80-83
antara berat dan massa (w/m) ini disebut juga sebagai percepatan gravitasi (g) yang dapat ditulis;
m w g = (2-1) dengan g = percepatan gravitasi (N/kg) w = berat benda (N) m = massa benda (kg) atau w = m g (2-2) atau m = g w (2-3)
Ketiga persamaan di atas dapat juga ditulis dalam bentuk segitiga seperti pada Gambar 2.4 di bawah ini.
w m g
Gambar 2.4 Hubungan antara Massa Benda, Berat, dan Percepatan Gravitasi
c. Hukum Newton
Dalam gaya terdapat tiga hukum Newton, yaitu: 1) Hukum I Newton
Jika pada benda diam bekerja dua buah gaya yang segaris, sama besar dan berlawanan arah sehingga terjadi keseimbangan, maka benda itu akan tetap diam.
Bahkan benda itu akan tetap diam walaupun ada beberapa gaya yang bekerja, asalkan gaya total yang bekerja pada benda itu sama dengan nol.
Demikian juga pada benda yang sedang bergerak lurus dengan kelajuan konstan. Jika bekerja dua gaya atau lebih yang seimbang, maka benda itu akan bergerak lurus dengan kelajuan konstan, asalkan gaya total yang bekerja pada benda itu sama dengan nol.
Arah gerak benda Dua gaya yang seimbang
Gambar 2.5 Deskripsi Hukum I Newton
Kejadian di atas dikaji oleh seorang ilmuwan Inggris yang bernama Sir Isaac Newton (1643-1727). Oleh Newton dinyatakan:
Bila resultan gaya-gaya yang bekerja pada benda nol, atau tidak ada gaya yang bekerja pada benda, benda itu akan diam (tidak bergerak) atau akan bergerak lurus beraturan.49
Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diam atau gerak lurus disebut inersia. Karena itulah hukum I Newton sering disebut hukum inersia. Inersia disebut juga kelembaman. Lembam berarti kecenderungan bertahan pada keadaan semula.50
Sebuah kelereng yang relatif agak besar sedang bergerak dengan lintasan lurus di atas lantai keramik yang licin. Selembar kertas hvs berada pada jalur yang akan dilewati kelereng tersebut. Begitu kelereng berada di atas kertas tersebut, tarik kertas dengan cepat dengan arah tegak lurus terhadap arah lintasan gerak kelereng. Kelereng itu tetap mempertahankan geraknya yang lurus.
49 Tim Abdi Guru, IPA Terpadu untuk SMP Kelas VII, (Jakarta:Erlangga, 2006), h. 118 50 Ibid, h. 118
Gambar 2.6 Contoh Gerakan Inersia atau Kelembaman 2) Hukum II Newton
Jika gaya bekerja pada sebuah benda dan arahnya searah dengan arah gerak benda, maka kelajuan gerak benda akan terus bertambah secara teratur. Benda yang bertambah kelajuannya secara teratur ini dikatakan mengalami percepatan.
Sebaliknya jika gaya yang diberikan tersebut berlawanan arah dengan arah gerak benda, maka kelajuan gerak benda tersebut akan terus berkurang. Dengan kata lain, benda tersebut akan mengalami perlambatan.
Faktor lain selain gaya, yang mempengaruhi kelajuan gerak benda adalah massa. Hukum kedua Newton membahas kaitan antara gaya, percepatan, dan massa.
Berdasarkan kaitan di atas, kemdian Newton menyatakan bahwa gaya berbanding lurus dengan percepatan. Artinya, makin besar gaya, makin besar perubahan kelajuan yang ditimbulkannya.
F = a (2-4)
Persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut
F = m a (2-5)
dengan m adalah sebuah konstanta, yaitu massa benda. Oleh Newton dinyatakan:
Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda itu dan berbanding terbalik dengan massa benda itu. Arah percepatan sama dengan arah gaya yang bekerja padanya.51
Pernyataan di atas menunjukkan bahwa jika pada benda yang bermassa lebih besar bekerja gaya yang sama, maka percepatan yang timbul akan menjadi lebih kecil. Tetapi, pada kasus benda yang jatuh bebas, percepatan yang terjadi akan selalu sama. Gaya gravitasi yang menyebabkan benda tersebut jatuh dengan sendirinya akan membesear atau mengecil seiring dengan bertambah atau berkurangnya benda tersebut. Karena itulah jika ada dua benda dengan massa yang berbeda, kemudian dijatuhkan dari ketinggian yang sama, maka kedua benda tersebut akan mencapai tanah pada saat yang sama (membutuhkan waktu yang sama).
Gaya berat berubah-ubah mengikuti massa benda. Pernyataan yang lebih tepat adalah agar memperoleh percepatan yang sama, untuk benda yang bermassa yang lebih besar diperlukan gaya yang lebih besar.
3) Hukum III Newton
Dalam kehidupan sehari-hari akan selalu kamu dapati bahwa gaya yang bekerja pada sebuah benda selalu diperoleh dari benda lain. Contonya yaitu,
a) Sebuah lokomotif menarik gerbong. Gaya diberikan lokomotif kepada gerbong
b) Temanmu mendorong meja. Gaya diberikan temanmu kepada meja c) Palu memukul paku. Gaya diberikan palu kepada paku.
Pada contoh palu memberikan gaya pada paku, pernahkah kamu berpikir bahwa ketika palu memberikan gaya kepada paku, palu juga mendapat gaya balik (reaksi) dari paku? Buktinya, palu memantul kembali setelah mengenai paku. Jadi palu memberikan gaya kepada paku, sebaliknya paku memberikan gaya balik pada palu. Dalam peristiwa ini terdapat gaya aksi dan gaya reaksi. Besarnya gaya aksi sama dengan gaya reaksi dan arahnya berlawanan. Adapun gaya aksi dan gaya reaksi ini adalah inti dari hukum III Newton.
51 Tim Abdi Guru, Op.Cit, h. 119
Ketika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama.52
Hukum di atas sering disebut dengan hukum aksi reaksi: “Untuk setiap gaya aksi akan ada gaya reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.” Tetapi perlu diketahui gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada benda yang berbeda.
Sebagaimana gambaran umum, hukum III Newton dapat dirumuskan menjadi
Besarnya gaya aksi (F1)=besarnya gaya reaksi (F2) Atau
F1 = F2 (2-6)
dengan arah gaya F1 berlawanan arah dengan arah gaya F2.
