Rabu, 31 Desember 2008

G A Y A

Pemahaman Awal tentang Gaya
Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang mengakibatkan perubahan gerak dan atau bentuk benda.
Berdasarkan cara kerjanya, gaya dibedakan menjadi:
1. Gaya sentuh, yaitu gaya yang bekerja dengan cara persentuhan antara benda yang mengerjakan gaya dan benda yang dikenai gaya.
Contoh: Gaya otot, gaya mesin, gaya pegas, dan gaya gesekan.
2. Gaya tak sentuh, yaitu gaya yang bekerja tanpa adanya persentuhan langsung antara benda yang mengerjakan gaya dan benda yang dikenai gaya.
Contoh: Gaya gravitasi, gaya magnet, dan gaya listrik.
Beberapa contoh yang menunjukkan bahwa gaya merupakan tarikan dan dorongan yang memiliki arah.
1. Bila kita mendorong mobil dari belakang, kita memberikan gaya otot terhadap mobil ke arah depan.
2. Bila kita mendorong balok kayu di atas lantai yang kasar, kita dapat merasakan gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan arah gaya otot yang kita berikan terhadap balok tersebut.
3. Bila kita dekatkan magnet batang pada sebuah jarum tampak jarum tersebut ditarik oleh gaya magnet ke arah magnet batang tersebut.
4. Bila kita regangkan sebuah pegas, kita dapat merasakan gaya pegas yang arahnya berlawanan dengan gaya otot yang diberikan pada pegas itu.
Beberapa perubahan yang ditimbulkan oleh gaya:
1. Benda diam menjadi bergerak
Contoh:
• Bola di tengah lapangan menjadi bergerak bila diberi gaya otot, misalnya dengan menendang bola tersebut.
• Gerobak yang diam menjadi bergerak bila ditarik atau didorong dengan gaya otot.
2. Benda bergerak menjadi diam
Contoh:
Bola yang sedang melayang tiba-tiba berhenti akibat gaya yang diberikan penjaga gawang, yaitu berupa tangkapan.
3. Bentuk dan ukuran benda berubah
Contoh:
• Tanah liat dapat berubah menjadi barang-barang keramik yang menarik karena adanya gaya tekan atau gaya tarik terhadap tanah liat itu
• Seutas karet dapat menjadi panjang karena ada gaya tarik terhadap karet itu.
• Dua mobil yang bertabrakan berubah bentuknya karena adanya gaya dorong yang kuat sekali terhadap mobil itu.
4. Arah gerak benda berubah
Contoh:
• Bola sepak dapat berubah arahnya disebabkan oleh tendangan kaki atau sundulan kepala. Saat pemain menendang atau menyundul bola berarti pemain tersebut memberi gaya kepada bola.
• Sepeda yang sedang kita kendarai dapat dibelokkan arah gerakannya karena adanya suatu gaya tarik yang membelokkan stang sepeda.
Mengukur Gaya
Gaya dapat diukur dengan neraca pegas (dinamometer).
Cara mengukur gaya dengan neraca pegas:
1. Neraca pegas memiliki skala berupa angka yang tertera di samping. Posisi jarum menunjukkan besar gaya.
2. Misalkan, kita ingin mengukur gaya yang diperlukan untuk dapat menarik sebuah balok kayu di atas sebuah meja. Balok kayu itu kita hubungkan dengan neraca pegas seperti berikut:




3. Kita tarik balok sampai hampir bergerak. Gaya yang bekerja pada balok besarnya dapat dibaca pada skala neraca pegas.
Satuan Gaya
Satuan gaya dalam SI adalah Newton (disingkat N), diambil dari nama Sir Isaac Newton, seorang ahli matematika dan ilmuwan besar yang menemukan hukum tentang gerak dan gaya, dan hukum gravitasi.
Satu Newton adalah gaya yang memberikan percepatan sebesar 1 m/s2 pada benda yang bermassa 1 kg.
1 Newton = 100.000 Dyne; dan 1 kgf = 9,8 N.

Hukum Newton
Apa yang dimaksud dengan gaya? Gaya, sebagaimana disebutkan di atas, dapat didefinisikan sebagai tarikan dan dorongan. Ketika Anda menggantungkan jaket Anda pada gantungan baju, ujung gantungan mendorong ke atas ujung jaket yang tergantung. Jika Anda meletakkan sebuah mata uang di telapak tangan, maka mata uang tersebut mendorong ke bawah tangan Anda. Gaya-gaya ini terjadi ketika satu benda menyentuh benda yang lainnya. Sebaliknya, jika Anda menjatuhkan mata uang, uang akan menumbuh tanah, ditarik oleh sebuah gaya yang dinamakan gravitasi. Gravitasi adalah sebuah gaya yang bekerja antarbenda meskipun keduanya tidak saling bersentuhan. Kadang, seperti gaya gravitasi yang terjadi pada mata uang, menyebabkan percepatan; di lain waktu gaya dapat menyebabkan benda membengkok, mulur, ataupun termampatkan. Seluruh gaya merupakan besaran vektor—mereka tidak hanya memiliki besar, tetapi juga memiliki arah. Kita biasa mendefinisikan ”ke bawah” sebagai arah gaya gravitasi.
Hukum pertama Newton
Anggap Anda meletakkan sebuah balok kayu di atas karpet dan mendorongnya ke depan. Karpet akan mendorong balik balok, dan balok akan berhenti bergerak hampir bersamaan dengan lepasnya tangan Anda dari balok. Jika Anda menggunakan lantai berubin, dorongan lantai yang berlawanan arah dengan arah gerak balok akan lebih kecil daripada karpet, sehingga balok akan lebih jauh bergerak ketika Anda melepaskan tangan Anda dari balok. Jika Anda memiliki kotak ang halus sempurna dan lantai yang hampir licin sempurna, hampir tidak ada gaya yang mendorong balok berlawanan dengan arah gerak balok, maka balok akan bergerak terus dengan kelajuan yang tetap tanpa adanya tambahan dorongan dari Anda. Galileo berspekulasi bahwa jika sisi balok dan permukaan lantai licin sempurna sehingga tidak ada gaya gesekan antara keduanya, maka balok akan selamanya bergerak dengan arah lurus.
Sekarang, bayangkanlah sebuah benda yang padanya tidak bekerja gaya satu pun. Jika benda tersebut bergerak dalam garis lurus, maka selama tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut, benda akan terus bergerak dengan garus lurus dengan kelajuan konstan. Jika benda tersebut dalam keadaan diam, maka benda tetap akan diam karena diam merupakan nama lain dari kecepatan nol. Perilaku benda yang demikian digambarkan dalam Hukum Pertama Newton. Hukum ini menyatakan bahwa sebuah benda akan bergerak dengan kecepatan konstan jika tidak ada gaya yang bekerja padanya.
Kadangkala, benda tidak hanya mengalami satu buah gaya. Pikirkanlah sebuah tali yang digunakan untuk tarik tambang. Kedua tim saling tarik menarik dalam arah yang berlawanan. Jika kedua tim menarik dengan gaya yang sama, maka tidak ada gaya netto yang bekerja pada tali meskipun ada gaya yang bekerja padanya. Jika salah satu tim menarik lebih kuat daripada lainnya maka tali akan mulai dipercepat.
Untuk memahami pengaruh gaya dalam dua arah, kita akan membuat tanda: positif untuk gaya yang arahnya ke kanan dan negatif untuk gaya yang arahnya ke kiri. Pada kasus tarik tambang, masing-masing orang mengerahkan gayanya masing-masing. Tim di sisi kanan akan menggabungkan gaya mereka sehingga menghasilkan gabungan gaya positif, demikian juga untuk tim yang berada di sisi kiri. Jika tim di sisi kanan lebih kuat, maka gaya nettonya berharga positif. Jika tim yang di sisi kiri lebih kuat, maka gaya nettonya berharga negatif. Dengan demikian, metode untuk mencari gaya netto ada sebuah benda adalah menjumlahkan seluruh gaya, menyertakan tandanya. Jika tali mula-mula diam, tali tetap diam selama tidak ada gaya netto yang dihasilkan, dan tali memiliki kecepatan konstan atau kecepatannya nol. Dengan demikian, kita dapat menyatakan Hukum Pertama Newton: sebuah benda yang tidak bekerja gaya netto padanya akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan tetap pada sebuah garis lurus.


Hukum Kedua Newton
Hukum pertama menyatakan bahwa jika tidak ada gaya netto yang bekerja pada benda, maka benda tidak mengalami percepatan. Dengan kata lain, benda bererak dengan kecepatan tetap. Namun, bagaimana seberapa besar benda akan dipercepat jika ada gaya netto yang bekerja padanya? Bayangkanlah Anda mendorong sebuah bola bowling. Makin keras Anda medorong, makin besar kecepatan benda berubah. Makin besar gaya yang dikerjakan, makin besar percepatannya—laju perubahan kecepatan. Percepatan selalu ditemukan searah dengan arah gaya.
Percepatan juga tergantung pada massa benda. Massa dari bola bowling bervariasi, beberapa kecil, beberapa besar. Jika Anda mengerjakan gaya yang sama pada bola yang lebih kecil, maka percepatannya akan besar. Perlu diperhatikan bahwa, jika massa bola berkurang separuh maka percepatannya akan dua kali lebih besar. Percepatan berbanding terbalik dengan massa. Hubungan ini dikenal dengan Hukum Kedua Newton: percepatan dari sebuah benda sebanding dengan gaya netto yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massa benda. Hukum Kedua Newton secara matematis ditulis
F = ma
Jika sebuah gaya dikenakan pada sebuah benda, benda akan dipercepat. Gaya dan percepatan memiliki arah yang sama. Jika arah gaya positif, maka arah percepatan juga positif.
Sesuai dengan Hukum Kedua Newton, sebuah benda akan dipercepat jika ada gaya netto yang bekerja padanya. Selain iu, benda dengan massa yang lebih besar percepatannya akan lebih kecil. Atas fakta ini, kita bisa mengatakan bahwa benda yang besar lebih lembam daripada benda yang kecil.
Gambar di bawah menunjukkan sebuah eksperimen sederhana untuk mendemonstrasikan Hukum Kedua Newton. Letakkan sebuah kartu di atas gelas. Letakkan sebuah mata uang logam di atas kartu, tepat di tengah gelas. Sentil dengan keras kartu tersebut, maka uang tidak akan ikut bergerak dan akan jatuh ke dalam gelas. Mengapa uang logam tersebut tidak ikut dipercepat bersama dengan gelas? Uang logam memiliki massa lebih besar dari pada kartu (kita katakan memiliki kelembaman/inersia lebih besar), dan gaya dengan arah mendatar diperlukan untuk mempercepatnya. Kartu terlalu halus untuk melakukan gaya mendatar pada uang logam. Karena gaya mendatarnya sangat kecil, maka percepatan menyamping yang dialami uang logam juga sangat kecil. Segera setelah kartu tidak berada di bawahnya (logam), gaya ke atas kartu pada logam hilang sehingga hanya gaya ke bawah saja, yang merupakan gaya gravitasi, yang bekerja. Uang logam, lalu dipercepat ke bawah dan jatuh ke dalam gelas.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar