2 Capaian Pembelajaran dan Indikator
Capaian Pembelajaran Indikator Pencapaian 3.1 Mengidentifikasi jenis-jenis
gaya dan pengaruhnya dalam suatu benda yang dikenai gaya.
3.1.1 Menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda secara proporsional.
3.1.2 Melukiskan penjumlahan gaya dan selisih gaya-gaya segaris baik yang searah maupun berlawanan.
3.1.3 Menyelidiki besar gaya gesekan pada berbagai permukaan yang berbeda kekasarannya yaitu pada permukaan benda yang licin, agak kasar, dan kasar.
3.1.4 Mengukur berat dan massa suatu benda.
3 MODUL 5. GAYA DAN PERCEPATAN
A. Pengertian Gaya
Jika kita naik bus dengan berdiri kita harus berpegangan dengan tujuan agar badan kita tidak terpental ke depan jika bus direm mendadak. Apa yang menyebabkan badan kita terpental ke depan ketika bis direm mendadak
Seorang anak mendorong meja Berarti memberi gaya pada meja
Seorang anak menarik meja Berarti memberi gaya pada meja
Ketika kamu menarik buku dan mendorong pensil di atas mejamu, ternyata buku dan pensil bergerak atau berpindah tempat. Begitu pula ketika kamu menarik kedua ujung penggarismu, tarikan mengubah bentuk penggaris menjadi melengkung. Tarikan dan dorongan yang kamu berikan pada benda disebut gaya. Apakah gaya yang kamu berikan memiliki arah? Tentu, gaya memiliki arah. Ketika kamu mendorong ke depan, benda pun bergerak ke depan. Jadi, gaya dapat dikatakan sebagai tarikan atau dorongan.
Gaya dapat menyebabkan sebuah benda berubah bentuk, berubah posisi, berubah kecepatan, berubah panjang atau volume, dan juga berubah arah. Sebuah gaya disimbolkan dengan huruf F singkatan dari Force. Satuan gaya dalam Satuan Internasional (SI) adalah Newton (N) yang merupakan penghormatan bagi seorang ilmuwan Fisika Inggris bernama Sir Isaac Newton (1642-1727).
B. 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 kamumelontarkan 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,
4 yangakan 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.
C. Mengukur Gaya
Ketika kamu memberikan tarikan atau dorongan pada sebuah benda, tentu kamu tidak tahu seberapa besar tarikan atau dorongan yang kamu berikan. Untuk dapat mengetahui besar gaya yang kamu berikan, diperlukan suatu alat ukur. Alat ukur gaya yang paling sederhana dan dapat mengukur secara langsung adalah neraca pegas (dinamometer).
D. Resultan Gaya
Gaya termasuk besaran yang memiliki nilai dan arah yang kamu kenal dengan besaran vektor. Sebuah besaran gaya dapat digambarkan dengan sebuah anak panah. Misalnya, kamu memberikan gaya terhadap sebuah benda ke kanan, seperti terlihat pada Gambar2.1.
Gambar 1. Tangan yang sedang menarik benda ke kanan beserta vektor gayanya.
Panjang anak panah menyatakan nilai (besar) gaya, sedangkan arah anak panah menyatakan arah kerja gaya. Misalnya, sebuah gaya F yang besarnya 5 N bekerja pada sebuah benda. Jika 1 cm menggambarkan 1 N, gaya tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 2. Panjang OF menyatakan nilai gaya dan arah OF menyatakan arah gaya.
Cara menggambarkan resultan kedua buah gaya (R) tersebut adalah dengan menggambarkan gaya F1 sesuai dengan besar dan arahnya. Kemudian, diujung gaya F1
5 digambarkan gaya F2 dengan besar dan arah yang sesuai. Resultan gayanya adalah panjang dari titik pangkal F1 sampai ke ujung akhir F2.
Gaya yang arahnya sama dapat diganti dengan sebuah gaya yang nilainya sama dengan jumlah kedua gaya. Gaya pengganti itu disebut resultan gaya yang dilambangkan dengan R.
1. Gaya Sejajar dan Searah
Resultan gaya yang sejajar dan searah
2. Gaya Sejajar dan Berlawanan Arah
Resultan gaya yang sejajar dan berlawanan arah
3. Gaya Saling TegakLurus
R = F1 + F2
R = F1 − F2
Resultan gaya saling tegak lurus
R =F
2+ F
26 B. Kesetimbangan
Menjumlahkan dua buah gaya yang saling berlawanan arah adalah dengan cara mengurangkan besar kedua gaya tersebut. Bagaimanakah jika besar kedua gaya itu sama? Berapakah resultannya? Apakah akibatnya terhadap benda? Tentu benda akan diam karena jumlah kedua gaya tersebut sama dengan nol. Keadaan ini disebut benda berada dalam kesetimbangan. Jadi, suatu benda dikatakan setimbang apabila resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengannol.
C. Gaya Gesekan
Kamu baru saja mempelajari bahwa kelembaman menyebabkan sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan tetap bergerak pada kecepatan tersebut, kecuali ada gaya-gaya tak setimbang yang bekerja padanya. Jika kamu meluncurkan sebuah buku di atas meja, gerak buku semakin lama semakin pelan, dan akhirnya berhenti. Mengapa buku itu berhenti?
Sebuah gaya tak terlihat bekerja antara buku dan meja tersebut. Gaya itu adalah gesekan. Gesekan adalah gaya yang melawan gerakan antara dua permukaan yang saling bersentuhan. Gesekan itulah yang menyebabkan gerakan buku itu menjadi semakin lambat dan akhirnya berhenti. Menurut pendapatmu, gesekan manakah yang lebih besar: antara jalan basah dengan sepatumu ataukah antara jalan kering dengan sepatumu? Besar gesekan bergantung pada dua faktor, yaitu tingkat kekasaran kedua permukaan dan gaya yang menekan terhadap kedua permukaan yang bergesekan itu. Perhatikan permukaan dua benda yang bergesekan pada Gambar11.
Dua permukaan yang bersentuhan ketika di perbesar, tampak amat tidak teratur dan kasar. Besar kecilnya gesekan yang timbul pada kedua permukaan ini dipengaruhi oleh kekasaran permukaan tersebut.
Gambar 3. Permukaan dua benda yang bergesekan 1. Gesekan Statis dan Gesekan Kinetis
7 sesuatu benda yang berat di atas lantai kasar. Untuk membuat benda itu mulai bergerak, orang itu mengerahkan gaya yang besar. Namun ketika benda sudah bergerak, orang itu lebih santai dan hanya mengerahkan gaya yang tidak sebesar gaya sebelumnya untuk membuat benda tetap bergerak.
Ketika kamu mengerahkan gaya yang relatif kecil pada balok, balok itu belum bergerak. Hal ini karena terdapat gaya gesekan antara permukaan balok dengan meja. Gaya gesekan ini besarnya sama dengan gaya yang kamu kerahkan, sehingga membentuk gaya-gaya setimbang dan benda diam. Gaya gesek yang terjadi pada saat benda masih diam disebut gaya gesek statis. Bila gaya yang kamu kerahkan pada balok semakin besar, maka gaya gesek statisnya juga semakin besar, sampai dengan benda tepat akan bergerak. Pada saat ini gaya geseknya terbesar, disebut gaya gesek statis maksimum. Bila kamu memperbesar gaya tarikmu pada balok, maka gaya yang kamu kerahkan melebihi gaya gesek statis maksimum dan benda menjadi bergerak
Pada saat kamu menarik balok dengan kecepatan tetap, sesuai hukum pertama Newton resultan gaya yang bekerja pada balok sama dengan nol. Hal ini berarti gaya yang kamu kerahkan tersebut disetimbangkan oleh gaya gesek antara permukaan balok dengan meja. Gaya gesek yang terjadi pada saat bendabergerak disebut gaya gesek kinetis. Besar gaya gesek kinetis lebih kecil daripada gaya gesek statis maksimum.
Saat gaya kecil F dikerahkan, timbul gaya gesek statis (fs) antara permukaan balok dengan lantai.
Bila gaya F diperbesar, gaya gesek statis (fs) juga semakin besar.
Pada saat balok tepat akan bergerak, gaya gesek statisnya maksimum (fsmax).
Bila balok bergerak, maka gesekan yang terjadi adalah gaya gesek kinetis (fk)
8 Gambar 4. Balok yang ditarik dengan gaya F
2. Gaya Gesek yang Menguntungkan dan Merugikan
Dalam kehidupan sehari-hari kamu tentu mengenal bahwa gaya gesek ada yang menguntungkan dan ada pula yang merugikan. Menguntungkan dan merugikannya gaya gesek bergantung pada keadaan. Misalnya, apabila kamu sedang berjalan, kamu tentu memilih permukaan yang kasar. Mengapa? Karena kamu akan kesulitan apabila berjalan di jalan yang licin. Dalam kejadian ini, gaya gesek menguntungkan bagi manusia. Mengapa ban mobil dibuat bergerigi? Tentu hal ini dibuat supaya mobil dapat bergerak dengan baik. Pada kejadian ini pun gaya gesek sangat menguntungkan. Namun, apabila jalannya terlalu kasar, ban mobil akan cepat habis sehingga hal ini merugikan secaraekonomi. Roda gigi sepedamu harus terus dipelihara dengan cara memberinya pelumas. Mengapa hal itu kamu lakukan? Pada peristiwa tersebut gaya gesek merugikan atau menguntungkan? Apabila roda gigimu penuh karat, kamu akan sulit mengayuh sepeda. Hal tersebut membuktikan gaya gesek sangat merugikan sehingga untuk memperkecil gaya gesek kamu harus memberinyapelumas.
D. Gaya Berat
Dalam kehidupan sehari-hari, istilah berat kadang-kadang disalahartikan, seperti “Ayah membeli beras seberat 50 kg” atau “Berapakah berat badanmu?” Istilah berat pada contoh di atas tidaklah tepat karena kata berat yang dimaksud, sebenarnya adalah massa benda. Nah, tahukah kamu apa perbedaan antara massa dan berat? Massa adalah ukuran banyaknya materi yang terkandung dalam suatu benda. Massa diukur dengan menggunakan neraca. Satuan massa dalam SI adalah kilogram. Massa merupakan besaran yang tidak memiliki arah. Oleh karena itu, massa termasuk besaran skalar. Berat adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda.
Berat merupakan besaran yang memiliki arah. Arah berat selalu tegak lurus terhadap permukaan bumi. Berat merupakan salah satu bentuk gaya. Berat dapat diukur dengan meng-gunakan neraca pegas atau dinamometer. Satuan berat dalam SI dinyatakan dalam Newton
9 DAFTAR PUSTAKA
Sirait, R. (2018). PERCEPATAN BERDASARKAN HUKUM II NEWTON THE INFLUENCE OF MASS ON VELOCITY AND ACCELERATION BASED ON NEWTON ’ S SECOND LAW. 2(2), 11–17.
