Selasa, 16 Juni 2015

GAYA DAN HUKUM NEWTON

Ditulis dan dirangkum oleh MGMP Sekolah Mata Pelajaran IPA dan dipostingkan oleh Admin Web. Pada posting ini membahas tentang Gaua dan Hukum Newton.

Gaya Aksi dan Reaksi
Sumber gambar : www.google.co.id
A. GAYA

Ketika bola kamu tendang maka bola akan terlempar, bola telah mendapatkan gaya.
Kereta kuda dapat bergerak atau berjalan  karena adanya gaya, yaitu ditarik oleh kuda.
Kamu menggeser meja dengan cara mendorong, dalam hal ini kamu memberi gaya pada meja dengan cara mendorong.

a. Pengertian Gaya

Gaya adalah sesuatu perubahan pada benda, dapat berupa tarikan atau
 dorongan yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan gerak,
 perubahan arah gerak atau bentuk benda.

Gaya yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari dibedakan menjadi dua,  yaitu gaya sentuh dan gaya taksentuh.

1). Gaya Sentuh
Gaya sentuh terjadi jika ada persentuhan antara benda yang satu dengan benda yang lain secara langsung.

Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja setelah melalui sentuhan
          
Contoh gaya sentuh dalam kehidupan sehari-hari :
a.       Gaya dorong, misalnya mendorong meja, mengangkat baebel, menarik gerok.
b.      Gaya mesin, kekuatan yang dikeluarkan oleh mesin, misalnya mengangkat benda dengan menggunakan mesin
c.       Gaya pegas, kekuatan yang timbul dari sebuah benda ketika kembali pada kedudukan semula, misalnya karet yang direntangkan.

2). Gaya Tak Sentuh .
Gaya tak sentuh terjadi karena adanya induksi dari benda lain, misalnya gaya magnet.

Gaya tak sentuh adalah gaya yang dapat bekerja walaupun tidak
 melalui sentuhan
Contoh gaya tak sentuh dalam kehidupan sehari-hari : Gaya magnet, Gaya Listrik ,Gaya tarik bumi.

b. Macam-Macam Gaya
  1. Gaya OtotGa
ya otot adalah gaya yang dihasilkan oleh otot manusia, misalnya gaya yang dikeluarkan untuk menulis.
  1. Gaya Mesin
Gaya mesin adalah gaya yang dihasilkan oleh mesin, contoh mesin mobil da[pat menjalankan mobil, mesin gergaji yang dapat mempermudah dalam memotong.
  1. Gaya  Magnet
Gaya Magnet adalah kekuatan magnet untuk menarik atau menolak suatu benda, misalnya magnet dapat menarik besi, baja, atau nikel.
  1. Gaya Listrik
Gaya Listrik adalah gaya yang ditimbulkan oleh benda yang bermuatan listrik, misalnya sisir plastik yang digosokkan pada rambut kering dapat menarik potongan kertas.
  1. Gaya Pegas
Gaya pegas adalah gaya  yang ditimbulkan oleh benda yang memiliki sifat lentur.
  1. Gaya Gravitasi Bumi
Gaya gravitasi bumi adalah kekuatan bumi untuk  menarik benda-benda sehingga dapat jatuh ketanah dan memiliki  berat, misalnya batu yang diangkat memiliki berat dan dapat jatuh ke tanah.

c. Melukis Gaya  
Gaya selalu memiliki arah dan besaran, oleh karena itu gaya termasuk besaran vector. Dalam menyatakan gaya kita kita harus menyatakan berapa besarnya dan ke mana arahnya. Gaya yang memiliki arah ke kanan atau keatas adalah gaya yang memiliki arah positif, dan gaya yang meniliki arah ke kiri atau kebawah adalah gaya negative.
Satuan gaya dalam SI adalah newton dan dalam cgs adalah dyne
1 newton = 105 dyne
1 newton adalah besar gaya yang dapat memberikan percepatan sebesar 1 m/s2
pada benda bermassa  1 kg.
1 N = 1 kg m/s2
1 dyne adalah besar gaya yang dapat memberikan percepatan sebesar 1 cm/s2
 pada benda bermassa 1 g
1 dyne = 1 g cm/s2
      Untuk melukis gaya dapat dilukis dengan menggunakan garis berarah (anak panah); panjang anak panah mewakili besarnya gaya dan arah anak panah merupakan arah gaya, misalnya gaya 100 newton dengan arah kekanan, jika tiap 1 cm panjang garis mewakili 20 newton  m aka dapat dilukis sebagai berikut ;

Gaya diberi lambing F. Titik A adalah pangkal Gaya yang merupakan titik tangkap gaya.
Gaya dapat diukur dengan neraca pegas atau dynamometer.

d. Resultan Gaya
      Dua gaya atau lebih yang bekerja pada sebuah benda  dalam satu garis kerja dapat diganti dengan sebuah gaya pengganti yang disebut resultan (paduan) gaya-gaya tersebut. Resultan gaya diberi simbul R.

  1. Gaya Segaris dan Searah
Dua buah gaya atau lebih yang bekerja searah dan segaris mempunyai resultan jumlah dari kedua gaya-gaya tersebut. Misalnya, gaya A 5 N, Gaya B 10 N dan gaya C 20 N ketigaya mempunyai gaya searah yaitu kekanan.maka resultannya adalah

R          .           .                       .
                        F1                     F2                                             F3

Resultan (R) ke tiga gaya        R =  F1 + F2 + F3
                                                             R = 5 + 10 + 20 = 35 N

  1. Gaya –gaya Segaris dan Berlawanan Arah
Jika anak A mendorong meja 15 N kearah kanan, dan anak B mendorong meja yang sama  5 N kearah kiri, maka resultan gayanya adalah ;                    

Resultan kedua gaya;      R =   F1     -   F2
                                     R =   15 N – 5 N = 10 N kerah kanan

e. Gaya Gesekan
    Ketika sebuah benda ditarik dari lantai terjadi gesekan antara benda dengan lantai, sehingga menimbulkan gaya yang disebut gaya gesek. Besarnya gaya gesek tergantung pada kasar dan halusnya lantai serta berat benda . Permukaan yang kasar akan menimbulkan gaya gesek  yang lebih besar dari pada permukaan yang lebih halus.
    Gesekan antara ban dengan jalan adalah merupakan gesekan yang merugikan, sebab mengakibatkan ban akan menjadi halus.
    Gaya Gesek adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang saling bergesekan  dengan arah yang berlawanan dengan arah gerak benda.
Gaya gesek yang terjadi pada saat benda belum bergerak disebut gaya geserk statis, sedangkan gaya gesek yang terjadi setelah benda bergerak disebut gaya gesek kinetis. Besar gaya gesek suatu benda  besarnya bervariasi; misalnya kita menarik benda dengan menggunakan neraca pegas maka maka saat kita menarik benda angka pada neraca pegas menunjukkan angka nol, yang merupakan gaya gesek statis minimum. Dan ketika  benda yang kita tarik bergerak kemudian angka pada neraca pegas menunnjukkan angka tertentu dan tidak mengalami perubahan, misalnya angka 15, angka tersebut merupakan gaya gesekstatis maksimum .
Gaya gesek juga terjadi antara  benda padat dan udara, padat dengan cair, gaya gesek antara benda padat dengan udara bahkan dapat mengakibatkan benda  berpijar seperti pada meteor yang menyala di langit.

Gaya gesek yang ada dalam kehidupan sehari-hari
Gaya gesek yang menguntungkan :
  1. alas kaki, atau sepatui dibuat dari karet dan dibuat bentuk sedemikian rupa agar tidak terpeleset
  2. Ban mobil, ban sepeda motor dibuat dari karet dan didesain sedemikian untuk memperbesar gaya gesek antara ban dengan jalan raya yang juga dibuat kasat.
Gaya gesek yang merugikan
  1. Gir dan rantai sepeda motor, karena sering terjadi gesekan maka menjadi aus dan rusak, untuk memperkecil gesekan ger sepeda motor diberi pelumas yaitu oli.
  2. Mesin mobil selalu diberi oli, dengan tujuan untuk memperkecil gesekan pada gigi mesin.
f. Berat dan Massa
Berat dan masa memiliki perbedaan pengertian, jika ditinjau dari  besarannya maka berat merupakan besaran vector dan massa merupakan besaran skalar.
(1). Berat benda (w) adalah besaran gaya gravitasi (g) yang dialami benda tersebut. Jika gaya gravitasi disuatu tempat berbeda maka berat benda pun juga berbeda. Satuan berat adalag : Newton, dyne, kgf, atau gf

(2).  Massa benda (m) adalah banyaknya materi  yang terkandung dalam suatu benda. Massa tidak dipengaruhi oleh gaya gravitasi sehingga dimanapun massa akan tetap. Satuan massa adalah Kg atau gr

Pada neraca pegas terdapat dua skala yaitu skala pertama menunjukkan skala untuk massa benda dan skala kedua menunjukkan skala  untuk berat benda. Jika kita mengantungkan benda pada neraca pegas  maka kita bisa langsung mengetahui massa dan berat benda tersebut.
Hubungan antara berat dan massa suatu benda dirumuskan
       
                                    w  =  m . g       atau     g  =  
                                                                                     
                                    dengan             w = berat benda (N)
                                                            m = massa benda (Kg)
                                                             g = gaya gravitasi (m/s2)
Perbandingan antara berat benda dan massa sebuah benda di tempat yang sama selalu tetap atau konstran. Perbandingan ini dinamakan percepatan gravitasi (g). Besarnya percepatan gravitasi bumi setiap tempat di permukaan bumi tidak selalu sama  hal ini tergantung  dari kedudukan dan tempat benda tersebut.
Menurut Hukum Newton III jika suatu benda mengadakan aksi maka benda lain akan memberikan gaya reaksi yang arahnya berlawanan.

Contoh
Sebuah benda massanya 125 kg . berapa berat benda tersebut jika kecepatan
gravitasi bumi 10 m/s2

Penyelesaian
Diketahui   m = 125 kg; g = 10 m/s2
Ditanya      w = …….?
Jawab                    w = m . g
                      = 125 kg x 10 m/s2
                      = 1.250 newton

B. HUKUM NEWTON

      Orang pertama kali yang menyelidiki  tentang gaya dan gerak adalah Sir Isaac Newton, ilmuwan dari Inggris. Pendapat yang dikemukakan oleh Newton ada tiga yang dikenal dengan Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.

1. Hukum I Newton
Jika kita letakkan sebuah kelereng diatas kertas pada bidang mendatar (kelereng dalam keadaan diam) kemudian kertas kita tarik dengan kecepatan tinggi, maka kelereng akan tetap pada kedudukannya, demikian juga jika kita naik bus dengan kecepatan tinggi tiba-triba direm dengan mendadak maka kita akan melawan gerak laju bis dengan cara mempertahankan kedudukan kita.
Sifat mempertahankan keadaan diri tersebvut dikenal sebagai kelembaman (inersia) suatu benda. Oleh Newton gejala ini ditetapkan sebagai hokum Kelembaman  (Hukum I Newtom) :
Jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol,
benda itu akan diam (tak bergerak) atau akan bergerak lurus beraturan.


Hukum I Newton  Juga menyatakan bahwa benda tidak akan  bergerak  apabila tidak ada gaya yang mempengaruhinya, jika benda diam akan tetap diam, atau tetap bergerak apa bila benda tersebut dalam keadaan bergerak.
Kejadian sehari-hari yang ada hubungannya dengan hokum Newton :
1.      Ketika layang-layang tersangkut pada pohon;  Jika benang ditarik pelan-pelan maka benang akan putus di bagian ujungnya. Tetapi bila ditarik dengan disertai hentakan maka benang akan putus di tengah-tengah.
2.      Ketika kita naik motor yang sedang melaju kencang kemudian tiba-tiba di rem, maka kita akan terhentak ke depan, sebaliknya ketika kita naik motor yang lajunya pelan, kemudian motor dipercepat dengan tiba-tiba maka kita akan terhentak ke belakang.

2. Hukum II Newton
Percepatan (a) oleh sebuah benda dipengaruhi oleh  gaya (F) dan massa (m) benda. Semakin besar gaya yang bekerja pada benda  semakin besar percepatan  benda ( Percepatan sebanding dengan gaya) Jika masa benda semakin besar maka percepatan benda makin kecil ( percepatan berbanding terbalik dengan massa benda ).
Hubungan antara percerpatan (a), gaya (F) dan massa benda (m) pertama kali dikemukakan oleh Newton dengan pernyataan :

Percepatan sebuah benda barbanding lurus dengan besar gaya yang bekerja
pada benda, dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut

                        a    =      
                        a = percepatan (m/s2)
                        F = gaya (N)
                        m = massa benda (kg)

Contoh
Sebuah benda massanya 2 kg, ditarik seorang anak dengan gaya 30
newton mendatar. Berapakah percepatan yang dialami benda ?

Penyelesaian
Diketahui       m = 2 kg
                      F = 30 N
Ditanya          a = …….?
Jawab                        a   =             =        
                           = 15 N / kg  =          15 m/s2

3. Hukum III Newton

Timbulnya gaya reaksi disebabkan karena adanya gaya aksi. Misalnya nelayan naik sampan, nelayan memberikan gaya pada air yaitu dengan mendayung kea rah belakang yang mentebabkan timbul reaksi yaitu sampan melaju kea rah depan, berlawanan dengan arah gaya aksi.
Disini dinyatakan bahwa gaya aksi dan gaya reaksi selalu berpasangan dan dua gaya ini tidak bekerja pada satu benda, tetapi gaya aksi reaksi bekerja pada dua benda yang saling berinteraksi.
Newton menyimpulkan hal tersebut yang dikenal sebagai Hukum III Newton sebagai berikut
Jika benda I melakukan gaya pada benda II, maka benda II akan
melakukan gaya yang sama besarnya terhadap benda I dengan

arah yang berlawanan dengan arah gaya penyebabnya

0 komentar :

Poskan Komentar