Isma Classroom

Pada materi ini, kalian akan menyelidiki hubungan antara gaya dan gerak.

Pengertian Gaya

Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dapat menimbulkan perubahan gerak. Dengan demikian jika benda ditarik/didorong maka pada benda bekerja gaya dan keadaan gerak benda dapat berubah. Gaya adalah penyebab gerak. Gaya termasuk besaran vektor, karena gaya mempunyai besar dan arahnya. Ketika seseorang mendorong mobil yang mogok, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, orang tersebut memberikan gaya pada mobil itu. Pada olah raga bulu tangkis, sebuah gaya diberikan atlet pada bola sehingga menyebabkan bola berubah arah gerak. Ketika sebuah mesin mengangkat lift, atau martil memukul paku, atau angin meniup daun-daun pada sebuah pohon, berarti sebuah gaya sedang diberikan. Kita katakan bahwa sebuah benda jatuh karena gaya gravitasi. Jadi, gaya dapat menyebabkan perubahan pada benda, yaitu perubahan bentuk, sifat gerak benda, kecepatan, dan arah gerak benda. Di sisi lain, gaya tidak selalu menyebabkan gerak. Sebagai contoh, jika kalian mendorong tembok dengan sekuat tenaga, tetapi tembok tetap tidak bergerak. Sebuah gaya memiliki nilai dan arah, sehingga merupakan vektor yang mengikuti aturan-aturan penjumlahan vektor yang telah dibahas pada materi sebelumnya.

Untuk mengukur besar atau kekuatan gaya, dapat dilakukan dengan menggunakan neraca pegas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar berikut.

Jenis - Jenis Gaya

Gaya merupakan dorongan atau tarikan yang akan mempercepat atau memperlambat gerak suatu benda. Pada kehidupan sehari-hari gaya yang Anda kenal biasanya adalah gaya langsung. Artinya, sesuatu yang memberi gaya berhubungan langsung dengan yang dikenai gaya. Selain gaya langsung, juga ada gaya tak langsung. Gaya tak langsung merupakan gaya yang bekerja di antara dua benda tetapi kedua benda tersebut tidak bersentuhan. Contoh gaya tak langsung adalah gaya gravitasi. Pada subbab ini Anda akan mempelajari beberapa jenis gaya, antara lain, gaya berat, gaya normal, dan gaya gesekan.

1. Gaya Berat

Pada kehidupan sehari-hari, banyak orang yang salah mengartikan antara massa dengan berat. Misalnya, orang mengatakan “Doni memiliki berat 65 kg”. Pernyataan orang tersebut keliru karena sebenarnya yang dikatakan orang tersebut adalah massa Doni. Anda harus dapat membedakan antara massa dan berat. Massa merupakan ukuran banyaknya materi yang dikandung oleh suatu benda. Massa (m) suatu benda besarnya selalu tetap dimanapun benda tersebut berada, satuannya kg. Berat merupakan gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Satuan berat adalah Newton (N). Hubungan antara massa dan berat dijelaskan dalam hukum II Newton. Misalnya, sebuah benda yang bermassa m dilepaskan dari ketinggian tertentu, maka benda tersebut akan jatuh ke bumi. Jika gaya hambatan udara diabaikan, maka gaya yang bekerja pada benda tersebut hanyalah gaya gravitasi (gaya berat benda). Benda tersebut akan mengalami gerak jatuh bebas dengan percepatan ke bawah sama dengan percepatan gravitasi. Jadi, gaya berat yang dialami benda besarnya sama dengan perkalian antara massa (m) benda tersebut dengan percepatan gravitasi (g) di tempat itu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

w = m . g

Keterangan : w : gaya berat (N) m : massa benda (kg) g : percepatan gravitasi (ms-2)

2. Gaya Normal

Anda ketahui bahwa benda yang dilepaskan pada ketinggian tertentu akan jatuh bebas. Bagaimana jika benda tersebut di letakkan di atas meja, buku misalnya? Mengapa buku tersebut tidak jatuh? Gaya apa yang menahan buku tidak jatuh? Gaya yang menahan buku agar tidak jatuh adalah gaya tekan meja pada buku. Gaya ini ada karena permukaan buku bersentuhan dengan permukaan meja dan sering disebut gaya normal. Gaya normal (N) adalah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Jadi, pada buku terdapat dua gaya yang bekerja, yaitu gaya normal (N) yang berasal dari meja dan gaya berat (w). Kedua gaya tersebut besarnya sama tetapi berlawanan arah, sehingga membentuk keseimbangan pada buku. Ingat, gaya normal selalu tegak lurus arahnya dengan bidang sentuh. Jika bidang sentuh antara dua benda adalah horizontal, maka arah gaya normalnya adalah vertikal. Jika bidang sentuhnya vertikal, maka arah gaya normalnya adalah horizontal. Jika bidang sentuhya miring, maka gaya normalnya juga akan miring. Perhatikan Gambar di atas.

3. Gaya Gesekan

Jika Anda mendorong sebuah almari besar dengan gaya kecil, maka almari tersebut dapat dipastikan tidak akan bergerak (bergeser). Jika Anda mengelindingkan sebuah bola di lapangan rumput, maka setelah menempuh jarak tertentu bola tersebut pasti berhenti. Mengapa hal-hal tersebut dapat terjadi? Apa yang menyebabkan almari sulit di gerakkan dan bola berhenti setelah menempuh jarak tertentu? Gaya yang melawan gaya yang Anda berikan ke almari atau gaya yang menghentikan gerak bola adalah gaya gesek. Gaya gesek adalah gaya yang bekerja antara dua permukaan benda yang saling bersentuhan. Arah gaya gesek berlawanan arah dengan kecenderungan arah gerak benda. Untuk benda yang bergerak di udara, gaya geseknya bergantung pada luas permukaan benda yang bersentuhan dengan udara. Makin besar luas bidang sentuh, makin besar gaya gesek udara pada benda tersebut sedangkan untuk benda padat yang bergerak di atas benda padat, gaya geseknya tidak tergantung luas bidang sentuhnya. Gaya gesekan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu gaya gesekan statis dan gaya gesekan kinetis. Gaya gesek statis (fs) adalah gaya gesek yang bekerja pada benda selama benda tersebut masih diam. Menurut hukum I Newton, selama benda masih diam berarti resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah nol. Jadi, selama benda masih diam gaya gesek statis selalu sama dengan yang bekerja pada benda tersebut. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

$f_{s}=\mu _{s}.N$ dengan fs= gaya gesekan statis maksimum (N) $\mu _{s}$ =koefisien gesekan statis N=gaya normal

Gaya gesek kinetis (fk) adalah gaya gesek yang bekerja pada saat benda dalam keadaan bergerak. Gaya ini termasuk gaya dissipatif, yaitu gaya dengan usaha yang dilakukan akan berubah menjadi kalor. Perbandingan antara gaya gesekan kinetis dengan gaya normal disebut koefisien gaya gesekan kinetis (ms). Secara matematis dapat di tulis sebagai berikut.

$f_{k}=\mu _{k}.N$ dengan fk = gaya gesekan kinetis (N) $\mu _{k}$ = koefisien gesekan kinetis N = gaya normal

HUKUM NEWTON

newton

Benda yang diam akan bergerak jika terkena gaya. Hal ini dipelajari oleh Sir Isaac Newton (1642 – 1727) yaitu seorang ilmuwan dari Inggris (Lihat Gambar di samping). Hasil pengamatan Newton menghasilkan ketentuan yang dikenal dengan hukum Newton.

Hukum I Newton

Saat bis tiba-tiba berhenti maka tubuh kita akan terdorong ke depan. Gerakan tubuh kita melawan arah penghentian bis menunjukkan bahwa tubuh cenderung ingin terus bergerak. Sedangkan saat kita naik bis dan bis tiba-tiba bergerak, biasanya kita akan terdorong ke arah belakang dari tempat duduk kita. Gerakan tubuh berlawanan dengan pergerakan bis menunjukkan bahwa tubuh kita cenderung untuk diam. Fenomena seperti ini dikenal dengan istilah kelembaman. Kelembaman dari suatu benda dinyatakan oleh Newton dalam pernyataannya yang dikenal dengan Hukum I Newton.

Hukum I Newton berbunyi :

“Suatu benda yang diam akan tetap diam, dan suatu benda yang sedang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap/konstan pada lintasan lurus kecuali jika ada gaya luar yang bekerja terhadap benda tersebut“

Prinsip inilah yang menyebabkan kamu terdorong ke depan ketika bus tiba-tiba direm atau terdorong ke belakang ketika bus bergerak maju secara mendadak. Keadaan tersebut berhubungan dengan sifat kelembaman dirimu. Oleh sebab itu, Hukum I Newton dikenal dengan hukum kelembaman.

Dari hukum tersebut dapat diperoleh bahwa apabila gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol (F = 0), maka :

benda diam akan tetap diam.
benda yang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan pada lintasan lurus.

Hukum I Newton ini diaplikasikan oleh pesulap dalam permainan trik sulap menarik taplak meja yang diatasnya berisi sejumlah makanan. Pesulap mengupayakan menarik taplak meja dengan sangat cepat sehingga makanan yang ada di atas taplak meja tidak ikut tertarik. Hal ini dapat terjadi karena makanan yang ada di atas taplak meja cenderung untuk mempertahankan keadaan diamnya. Hal ini sesuai dengan hukum I Newton bahwa benda yang diam cenderung untuk mempertahankan keadaan diamnya.

Hukum II Newton

Pengaruh Gaya terhadap Percepatan

Bagaimanakah akibatnya pada suatu benda apabila resultan gaya yang bekerja padanya tidak sama dengan nol? Tentu hanya ada satu kemungkinan, benda pasti akan bergerak. Apabila resultan gaya yang bekerja pada benda tidak sama dengan nol tetapi konstan, benda akan bergerak lurus berubah beraturan. Benda yang bergerak lurus berubah beraturan kecepatannya berubah secara beraturan sehingga mengalami percepatan yang tetap.

Ketika kamu mendorong mobil seorang diri, tentu mobil tersebut bergerak lambat. Beda halnya ketika kamu bersama teman-temanmu mendorongnya, mobil tersebut lebih mudah lagi bergerak. Hal ini terjadi karena gaya yang diberikan terhadap mobil olehmu sendiri lebih kecil dibandingkan ketika kamu dibantu teman-temanmu. Semakin besar resultan gaya yang bekerja pada suatu benda, percepatannya akan semakin besar. Besarnya percepatan suatu benda sebanding dengan resultan gayanya. Apabila percepatan disimbolkan dengan a dan resultan gaya disimbolkan dengan ∑F, dapat dituliskan

$a\sim \sum F$

Hukum II Newton berbunyi:

“Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda tidak sama dengan nol, benda akan bergerak dengan percepatan yang besarnya sebanding dengan resultan gayanya dan berbanding terbalik dengan massa kelembamannya”

Secara matematis dituliskan:

$a=\frac{\sum F}{m}$

atau

∑F = ma

dengan:

a = percepatan (m/s²)

∑F = resultan gaya (N)

m = massa (kg)

Aplikasi Hukum II Newton ini dapat terlihat pada gambar di bawah ini. Jika hanya satu orang mendorong pesawat maka pesawat tidak akan dapat digerakkan, tetapi jika pesawat di dorong beramai-ramai maka pesawat dapat bergerak dengan percepatan tertentu. Sesuai dengan hokum II Newton bahwa percepatan benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja. Semakin besar gaya yang bekerja (banyak orang) maka semakin besar percepatan benda (pesawat dapat bergerak).

Hukum III Newton

Apabila kamu memiliki sepatu roda, coba pakailah sepatu roda Anda. Kemudian ikatkan sebuah tali pada dinding, lalu tariklah tali tersebut. Apakah yang terjadi? Apabila kamu tarik dinding melalui tali, ternyata kamu tertarik oleh dinding, seolah-olah ada gaya yang menarikmu ke dinding sebagai reaksi dari gaya tarik yang kamu berikan. Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa apabila kamu memberikan gaya aksi pada suatu benda, ternyata benda tersebut akan mengadakan gaya reaksi yang arahnya berlawanan. Adanya gaya aksi dan reaksi yang saling berlawanan saat suatu gaya bekerja pada benda dinyatakan oleh Newton dalam Hukum III Newton.

Hukum III Newton berbunyi:

“Apabila sebuah benda mengerjakan gaya (gaya aksi) kepada benda yang lain, benda kedua akan mengerjakan gaya (gaya reaksi) pada benda pertama yang besarnya sama dan arahnya berlawanan“

Secara matematis hukum III Newton dapat dirumuskan sebagai :

F_aksi = – F_reaksi

tanda ( – ) menunjukkan arah gaya yang berlawanan.

hukum III Newton

Aplikasi hukum III Newton ini terlihat dengan jelas pada orang yang menembakkan senapan (Lihat gambar di atas). Ketika peluru terdorong keluar senapan, senapan akan terdorong ke belakang. Hal tersebut terjadi karena adanya gaya reaksi yang dialami oleh peluru dan senapan.

1. Pengertian angka penting

Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, meliputi angka pasti dan angka taksiran. Penulisan angka penting menunjukkan ketelitian suatu hasil pengukuran.

2. Aturan angka penting

Dalam menulis angka penting, terdapat beberapa aturan yang perlu diperhatikan, yaitu sebagai berikut.

Semua angka bukan nol merupakan angka penting, contohnya 2,34 memiliki tiga angka penting, 65,765 memiliki lima angka penting.
Semua angka nol yang terletak di antara angka bukan nol merupakan angka penting, contohnya 3,009 memiliki empat angka penting, 70,6 memiliki tiga angka penting.
Angka nol yang terletak di sebelah kanan angka bukan nol merupakan angka penting, contohnya 3.000 memiliki empat angka penting, 1,230 memiliki empat angka penting.
Angka nol yang terletak di sebelah kiri angka bukan nol, baik di kiri maupun di kanan koma bukan termasuk angka penting, contohnya 0,1 memiliki satu angka penting, 0,005 memiliki 1 angka penting, 0,0567 memiliki tiga angka penting.
Semua angka sebelum faktor pengali pada notasi ilmiah merupakan angka penting.

3. Operasi angka penting

a. Operasi penjumlahan dan pengurangan

Tidak ada aturan khusus pada operasi penjumlahan dan pengurangan, hanya saja pembulatan untuk bilangan desimal mengikuti angka taksiran paling sedikit. Contohnya adalah sebagai berikut.

Untuk pembulatan, jika angka terakhir lebih besar dari lima, bulatkan ke atas. Jika angka terakhir lebih kecil dari lima, bulatkan ke bawah. Jika tepat lima, lihat angka sebelumnya, misal angka sebelumnya ganjil bulatkan ke atas dan sebaliknya. Contoh:

b. Operasi perkalian dan pembagian

Jika menggunakan aturan angka penting, hasil perkalian antara dua bilangan atau lebih menghasilkan bilangan yang jumlah angka pentingnya sama dengan angka penting paling sedikit. Contohnya sebagai berikut.

Konsep Notasi Ilmiah

Jika Quipperian dihadapkan pada bilangan ratusan, ribuan, ratusan ribu, mungkin masih mudah untuk dimengerti nama bilangannya, ya. Bagaimana jika dihadapkan pada bilangan seperti 0,00000000000023 atau 1.000.000.000.000.000? Sungguh bilangan yang sulit untuk ditentukan jumlahnya secara langsung.

Hal yang harus dipahami bahwa di dalam Fisika, besaran-besaran hasil pengukuran tidak hanya berupa puluhan, ribuan, atau ratusan ribu, tetapi juga skala makro dan mikro, contohnya saja massa Bumi atau massa elektron. Untuk menulis massa elektron yang tidak terlihat oleh mata telanjang tentulah sangat sulit karena ukurannya sangat kecil.

Oleh karena itu, dibentuklah suatu notasi yang disebut notasi ilmiah. Notasi ilmiah ini bisa mempermudah Quipperian dalam menentukan suatu nilai besaran yang terlalu besar atau terlalu kecil. Penulisannya adalah sebagai berikut.