Analisis Gaya dan Pengaruhnya Terhadap Percepatan Benda

(1)

GAYA

A. TUJUAN

1. Menganalisis variabel yang mempengaruhi percepatan suatu benda bergerak.

2. Mengekplorasi faktor yang berkaitan dengan variabel yang mempengaruhi percepatan suatu benda yang bergerak.

B. LANDASAN TEORI

Gaya

Gaya merupakan tarikan atau dorongan yang dapat merubah kedudukan sebuah benda. Alat ukur gaya adalah dinamometer atau neraca pegas, sedangkan satuan daripada gaya adalah Newton yang disimbolkan N. Jika gaya bekerja terhadap sebuah benda maka, gaya dapat mengubah arah gerak benda, gaya dapat mengubah bentuk benda, dan gaya dapat mengubah posisi benda. Berdasarkan sentuhannya dengan benda gaya dibagi menjadi dua macam yaitu: gaya sentuh dan gaya tidak sentuh. Gaya sentuh adalah gaya yang menghasilkan/menimbulkan efek jika terjadi sentuhan. Dengan kata lain tidak akan terjadi gaya jika tidak terjadi sentuhan antara benda yang satu dengan benda yang lain. Contoh gaya sentuh adalah gaya gesek, gaya otot , gaya pegas. Gaya tak sentuh adalah suatu gaya terjadi tanpa adanya sentuhan. Contoh gaya tak sentuh adalah gaya gravitasi dan gaya magnet. Gaya terbagi dalam beberapa jenis yaitu, gaya otot, gaya listrik, gaya magnet, gaya gesek, gaya gravitasi, gaya mesin dan gaya pegas.

Gaya merupakan besaran vektor. Hal ini berarti bahwa gaya memiliki besar dan arah. Gaya yang diberikan pada sebuah benda dengan arah yang berbeda, maka akan memiliki efek yang berbeda juga. Sebuah benda yang pada awalnya diam, jika diberikan gaya maka benda tersebut akan bergerak. Demikian halnya dengan benda bergerak kemudian diberikan gaya, maka akan mengubah besar kecepatan atau arah benda.

Hukum Newton

Hukum Newton adalah hukum yang menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya.

Hukum I Newton

Bunyi Hukum I Newton : “Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang awalnya diam akan tetap diam. Benda yang awalnya bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap”.

Rumus :

Keterangan : F = Gaya (N) v = kecepatan (m/s)

∑F = 0

^𝑑𝑣

𝑑𝑡

= 0

(2)

t = waktu (s)

Hukum II Newton

Bunyi Hukum II Newton: “ Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda”.

Rumus:

Keterangan :

∑F = Resultan gaya (N) m = massa (kg)

a = percepatan (m/s²)

Percepatan suatu benda juga dipengaruhi oleh perubahan kecepatan dan perubahan waktu. Hubungan ketiga hal tersebut dapat terlihat dalam grafik dibawah ini.

Grafik kecepatan terhadap waktu:

Untuk menghitung besar percepatan pada grafik diatas digunakan persamaan berikut :

Keterangan :

a = Percepatan benda (m/s²)

∆v = perubahan kecepatan (m/s)

∆t = perubahan waktu ( sekon) v2 = kecepatan akhir (m/s) v1 = kecepatan awal (m/s) t2 = waktu akhir (sekon)

a =

^∑F

𝑚 ∑F = m.a

a =

^Δ𝑣

Δ𝑡

=

^𝑣²^−𝑣¹

𝑡₂−𝑡₁

(3)

t1 = waktu mula-mula (sekon)

Hukum III Newton

Bunyi Hukum II Newton: “ jika sebuah benda memberikan gaya aksi terhadap benda kedua, maka benda kedua akan memberikan gaya yang sama dengan arah yang berlawanan terhadap benda pertama”.

Rumus :

Gaya Gesek

Gaya gesek adalah gaya yang memiliki arah berlawanan dengan arah gerak benda atau arah kecenderungan gerak benda. Gaya gesek terbagi menjadi dua jenis, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Gaya gesek statis bekerja pada benda diam, sementara gaya gesek kinetis bekerja pada benda bergerak.

Rumus :

Keterangan:

fs = gaya gesek statis (N) fk = gaya gesek kinetis (N) µs = koefisien gesek statis µk = koefisien gesek kinetis N = gaya normal (N)

C. PROSEDUR

f

s

= µ

s

.N f

k

= µ

k

.N

∑F

aksi

= - ∑F

reaksi

(4)

1. Masuk ke laboratorium virtual pada link https://bit.ly/2yBm7Iz 2. Tekan tanda untuk memperbesar jendela praktikum.

3. Tekan tombol start dan mulai praktikum dengan mengatur massa 2 kg, gaya 20 N

dan koefisien gesek permukaan 0,0. Gunakan Tanda untuk mengatur besar massa, gaya dan juga koefisien gesek permukaan (Surface friction).

4. Tekan dan biarkan benda bergerak sehingga muncul grafik waktu terhadap kecepatan pada layar.

5. Catat nilai gaya total (Fnet) pada tabel 1.

6. Tekan titik- titik pada grafik sehingga titik koordinatnya muncul, catat datanya pada tabel data 1.

7. Tekan dan Ulangi percobaan sesuai dengan ketentuan yang tertera pada tabel data 1!

8. Ulangi percobaan sesuai dengan ketentuan yang tertera pada tabel data 2! Dan catat datanya pada tabel data 2.

9. Ulangi percobaan sesuai dengan ketentuan yang tertera pada tabel 3! Dan catat data percobaan pada tabel data 3.

(5)

D. DATA

Tabel 1. Data Percobaan 1 Massa

(kg)

Gaya (N)

Gaya Total Tabel waktu-kecepatan

2 20

Waktu Kecepatan

2 40

2 60

2 80

2 100

1 60

(6)

3 60

4 60

5 60

Tabel 2. Data percobaan 2 Massa

(kg)

Gaya (N)

Koefisien gesekan

(µ)

Gaya Total Tabel waktu-kecepatan

2 20 0,2

2 40 0,2

2 60 0,2

2 80 0,2

(7)

2 100 0,2

Tabel 3. Tabel percobaan 3 Massa

(kg)

Gaya (N)

(µ)

Gaya total Tabel waktu-kecepatan

2 40 0,3

2 40 0,4

2 40 0,5

2 40 0,6

2 40 0,7

(8)

2 40 0,8

E. ANALISIS DATA.

1. Tentukan besar percepatan untuk setiap tabel data di atas berdasarkan hukum newton dan berdasarkan data dari grafik waktu-kecepatan. Tuliskan perhitungannya pada tabel di bawah ini.

Tabel 4. Perhitungan Percepatan percobaan 1.

Massa

(kg) Gaya (N) Percepatan Benda berdasarkan

Hukum Newton Grafik waktu-kecepatan

2 20

2 40

2 60

2 80

2 100

1 60

3 60

4 60

5 60

Tabel 5. Perhitungan Percepatan Percobaan 2.

Massa (kg)

Gaya (N)

(µ)

Percepatan benda berdasarkan

2 20 0,2

2 40 0,2

2 60 0,2

(9)

2 80 0,2

2 100 0,2

Tabel 6. Perhitungan Percepatan Percobaan 3.

Massa (kg)

Gaya (N)

(µ)

Percepatan benda berdasarkan

2 40 0,3

2 40 0,4

2 40 0,5

2 40 0,6

2 40 0,7

2 40 0,8

2. Perhatikan hasil perhitungan anda pada ketiga tabel di atas (Tabel 4,5,6) dan berikan komentar anda tentang besar percepatan yang diperoleh berdasarkan hukum newton dan berdasarkan grafik waktu-kecepatan!

3. Perhatikan hasil perhitungan anda pada data tabel 4. Apa saja variabel yang dapat mempengaruhi percepatan benda pada percobaan tersebut? Jelaskan pengaruh setiap variabel terhadap percepatan!

4. Perhatikan hasil perhitungan anda pada Tabel 5. Bandingkan hasilnya dengan perhitungan percepatan pada Tabel 4 untuk data yang bersesuaian. Apa yang membuat nilai percepatan pada kedua percobaan ini berbeda? Jelaskan!

5. Tentukan besar gaya gesek yang dihasilkan pada percobaan 2.

6. Jelaskan pengaruh besar koefisien gesek terhadap gaya total yang menggerakkan suatu benda berdasarkan percobaan yang anda lakukan.

F. KESIMPULAN

Tuliskan kesimpulan yang anda peroleh dari percobaan yang anda lakukan.