GAYA
Hubungan antara gaya dan
gerak
• Mengapa benda bergerak sedemikian
rupa ?
• Apa yang membuat benda yang pada
mulanya diam mulai bergerak ?
• Apa yang mempercepat dan
memperlambat benda ?
GAYA
Adalah
Dorongan atau tarikan terhadap sebuah
benda.
Sebuah gaya merupakan vektor karena
memiliki
arah dan besar
Gaya tidak selalu menyebabkan gerak
Galileo vs Aristotle
• Aristotle (384-322 SM) percaya bahwa
diperlukan sebuah gaya untuk menjaga agar
sebuah benda tetap bergerak sepanjang bidang horisontal
• Menurut Aristotle keadaan alami sebuah benda adalah diam, dan dianggap perlu adanya gaya untuk menjaga agar benda tetap bergerak
Galileo vs Aristotle
• Kira-kira 2000 tahun kemudian, Galileo mempertanyakan pandangan-pandangan
Aristotle ini dan menemukan kesimpulan yang sangat berbeda
• Galileo mempertahankan bahwa sama alaminya bagi sebuah benda untuk bergerak horisontal
Galileo vs Aristotle
• Merupakan pemikiran Galileo yang jenius
untuk membayangkan dunia yang ideal
seperti itu- dalam hal ini, dunia dimana
tidak ada gesekan- dan untuk melihat
bahwa hal ini bisa menghasilkan
Galileo vs Aristotle
• Idealisasi ini yang kemudian membuatnya
sampai pada kesimpulan hebatnya bahwa jika tidak ada gaya yang diberikan kepada benda yang bergerak, benda itu akan terus bergerak dengan laju konstan dengan lintasan lurus. Sebuah benda melambat hanya jika ada gaya yang diberikan kepadanya. Dengan demikian, Galileo menganggap gesekan sebagai gaya
Galileo vs Aristotle
• Jika benda tersebut bergerak dengan laju
konstan, gaya dorongan anda sama besarnya dengan gaya gesek, tapi kedua gaya ini memiliki arah yang berbeda sehingga gaya total pada
benda (jumlah vektor pada kedua gaya adalah nol)
• Hal ini konsisten dengan sudut pandang galileo, karena benda bergerak dengan laju konstan
Galileo vs Aristotle
• Perbedaan antara sudut pandang Aristotle dan Galileo tidak berarti salah satu salah atau betul. Pandangan Aristotle tidak sepenuhnya salah, karena pengalaman kita pengalaman kita sehari hari menunjukkan bahwa benda yang bergerak cenderung berhenti jika tidak didorong terus
Galileo vs Aristotle
• Perbedaan sebenarnya terletak pada kenyataan bahwa pandangan Aristotle mengenai “keadaan alami”
• Galileo melakukan lompatan kreatif dalam
membayangkan situasi tidak ada gesekan yang secara eksperimental tidak dapat dilakukan, dan dengan mengganggap gesekan sebagai gaya, Galileo bisa mencapai kesimpulan bahwa
NEWTON
• Berdasarkan penemuan ini, Isaac newton membangun teori geraknya yang terkenal.
Analisis Newton tentang gerak dirangkum dalam “tiga hukum gerak”-nya yang terkenal. Dalam
HUKUM GERAK NEWTON
PERTAMA
Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap
Kecenderungan sebuah benda untuk
mempertahankan keadaan diam atau
geraknya tetap pada garis lurus disebut
Inersia
.
Hukum Newton pertama tidak berlaku pada setiap kerangka acuan.
Contoh
Jika kerangka acuan anda misalnya cangkir, anda letakkan di atas dashboard mobil, cangkir tersebut akan
mendekat ke arah anda.
Kerangka acuan dimana Hukum Newton pertama berlaku disebut kerangka acuan inersia.
Contoh
Kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan
Kerangka acuan
adalah benda yang
terletak tetap di bumi.
Kerangka acuan dimana hukum inersia
tidak berlaku, seperti kerangka acuan
yang dipercepat di atas, disebut
MASSA
Adalah ukuran inersia suatu benda.
Dalam satuan SI, satuan massa adalah kilogram ( kg )
“ makin besar massa yang dimiliki sebuah benda, makin sulit merubah keadaan geraknya.”
Eg: sebuah truk memiliki inersia yang lebih besar dibandingkan sebuah bola baseball, dan lebih sulit untuk mempercepat atau
memperlambat truk tersebut.
Massa VS Berat
Massa adalah
Sifat dari benda itu sendiri,(yaitu ukuran inersia benda tersebut atau “jumlah zat nya”)
Berat adalah
Berat dan massa
• Konsep massa dan berat sering kali
dicampur adukkan, terutama karena
mereka saling sebanding. Artinya bila
massa digandakan maka beratnya
menjadi dua kali; sedangkan bila
• Massa didefinisikan sebagai ukuran inersia
suatu benda tanpa adanya gesekan, dan massa memberi respons terhadap setiap upaya yang dilakukan untuk menggerakkannya,
• Bila definisi yang telah diberikan diatas
masih belum jelas, maka penjelasan
• Dari pembahasan tentang hukum newton
II tersirat bahwa benda mempunyai
kecenderungan untuk menentang
gerakan. (untuk menggerakkan benda
perlu gaya).
• Tiap benda punya inersia, besar kecilnya
inersia benda tergantung pada jumlah zat
yang dikandung benda tersebut atau
massanya.
• Walaupun dalam sistem satuan tertentu massa dan berat mempunyai satuan yang sama,
massa berbeda dengan berat. Berat seringkali secara tidak sadar juga dikaitkan dengan
inersia.
• Contohnya bila dua benda ingin dibandingkan mana yang lebih berat, maka benda-benda itu biasanya digerakkan entah maju, mundur
• Dengan melakukan itu sebenarnya kita menilai benda mana yang lebih sukar dijelaskan, artinya mana yang lebih menentang perubahan
gerakkan. Jelas bahwa disini inersia benda-benda itu dibandingkan.
• Namun walau berat juga terlihat mempunyai hubungan dengan inersia, berat tetap
• Massa dinyatakan dalam kgm.
Dipermukaan bumi 1kgm batu beratnya
9,8 newton. Jauh diatas permukaan bumi,
dimana gaya tarik inti bumi berkurang,
berat batu itu kurang dari 9,8 newton.
• Benda itu beratnya juga berkurang
• Dibulan misalnya dimana gravitasi hanya 1/6 gravitasi bumi, 1 kgm batu yang sama beratnya hanya 1,6 newton.
• Terlihat disini bahwa massa batu itu sama
dimana-mana, tetapi beratnya dapat
berbeda-beda. Kecuali karena pengaruh gesekan (artinya dipermukaan yang sama-sama licin),
mendorong benda tersebut di bulan. Tetapi berat benda dibumi lebih besar daripada
Contoh
Untuk melihat perbedaannya:
Kita membawa sebuah benda ke bulan.
Berat benda hanya seperenam dari beratnya bumi, karena gaya gravitasi lebih lemah, tetapi massa akan tetap sama. Benda tersebut akan tetap
• Bila anda telah mengerti konsep berat dan
massa, maka renungkanlah sekali lagi,
Hukum Gerak Newton Kedua
Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja
padanya dan
berbanding
terbalik dengan massanya.Newton berpendapat
Bahwa kecepatan akan berubah.
Suatu gaya total yang diberikan pada sebuah benda mungkin menyebabkan lajunya bertambah.
Atau jika gaya total itu mempunyai arah yang berlawanan dengan gerak, gaya tersebut akan memperkecil laju benda itu. Jika arah gaya total yang bekerja berbeda dengan arah sebuah benda yang bergerak, maka arah kecepatannya akan berubah.
Karena perubahan laju atau kecepatan merupakan percepatan.
Bentuk persamaan Hukum Gerak Newton Kedua
m F a = ∑
Dimana a = percepatan m = massa
ΣF = gaya total
Persamaan vektor berikut berlaku pada semua kerangka acuan inersia
Dari hukum Newton kedua, gaya dapat lebih tepat didefinisikan sebagai
sebuah aksi yang bisa mempercepat sebuah benda.
F ( gaya )adalah vektor yang mempunyai besar dan arah.
SATUAN UNTUK MASSA dan GAYA
Sistem Massa Gaya ( termasuk berat)
SI Kilogram ( kg ) Newton ( N ) ( = kg m/s2 )
cgs Gram ( g ) Dyne ( = g cm/s2 )
Hukum Gerak Newton Ketiga
Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut
Hukum ini terkadang dinyatakan sebagai
“untuk setiap aksi ada reaksi yang sama dan
berlawanan arah.”
Sebagai contoh:
Pendorong roket dapat dijelaskan dengan hukum Newton ketiga
Pandangan umum yang salah ialah bahwa roket dipercepat karena gas yang keluar dari mesin mendorong tanah atau atmosfer.
Yang sebenarnya ialah
Roket memberikan gaya yang besar pada gas, sehingga gas keluar dan gas tersebut memberikan gaya yang sama dan berlawanan arah pada roket.
Gaya inilah yang mendorong roket ke depan.
Dengan cara yang sama, seekor burung terbang ke depan dengan memberikan gaya pada udara, tetapi udara tersebut mendorong balik sayap burung yang
mendorong burung itu ke depan.
Seseorang yang mulai berjalan dengan mendorong lantai pada kakinya. Lantai kemudian
Galileo menyatakan
Bahwa benda – benda yang dijatuhkan di
dekat permukaan bumi akan jatuh dengan
percepatan yang sama, g, jika
hambatan
udara dapat diabaikan
.
Sekarang kita terapkan hukum Newton kedua
untuk gaya gravitasi dan untuk percepatan, a, digunakan percepatan ke bawah yang
disebabkan oleh gravitasi, g.
Dengan demikian, gaya gravitasi pada sebuah
benda, Fg, yang besarnya biasa disebut berat,
dapat ditulis sebagai
FG = mg
Dalam satuan SI,
g = 9,80 m/s2 = 9,80 N/kg
Sehingga berat benda yang massanya 1,00kg di bumi adalah 1,00 kg x 9,80 m/s2 = 9,80 N.
Berat benda di bumi, berbeda dengan di bulan, planet lainnya, atau pun di luar angkasa.
Gaya gravitasi hanya bekerja pada sebuah
benda ketika benda itu jatuh.
Ketika benda berada dalam keadaan diam
di bumi, gaya gravitasi padanya tidak akan
hilang.
Dari hukum Newton yang kedua, gaya total
pada sebuah benda yang tetap diam
adalah nol.
Eg.
Untuk sebuah benda yang diam di atas meja, meja tersebut memberikan gaya ke atas.
Meja sedikit tertekan di
bawah benda dan karena elastisitasnya meja itu
Gaya yang diberikan oleh meja disebut
Gaya kontak, karena terjadi jika dua benda bersentuhan.
Ketika gaya kontak tegak lurus, terhadap permukaan kontak, gaya itu disebut
Gaya normal.
Penerapan Gesekan,
Bidang Miring
Gesekan ada di antara dua permukaan benda padat tetapi di
permukaan yang paling licin pun sebenarnya sangat kasar dalam skala mikroskopis.
Peluncuran sebuah benda melintasi suatu permukaan seringkali tersentak karena adanya pembentukan dan pelepasan ikatan – ikatan atom kimia, bahkan ketika benda berguling di atas suatu permukaan tetap ada gesekan, yang disebut gesekan berguling, Walaupun biasanya lebih kecil dari ketika benda meluncur melintasi
permukaan.
Sebuah benda bergerak sepanjang permukaan yang kasar, gaya gesekan kinetik bekerja dengan berlawanan arah terhadap kecepatan benda.
Besar gaya gesek kinetik adalah bergantung pada jenis kedua permukaan yang bersentuhan.
Eksperimen menunjukkan bahwa gaya gesekan kira – kira sebanding dengan gaya normal atara kedua permukaan, yang merupakan gaya yang diberikan benda – benda tersebut satu sama lain, dan tegak lurus terhadap permukaan sentuhnya
