GAYA DAN HUKUM NEWTON 1. Gaya Gaya merupakan

GAYA DAN HUKUM NEWTON
1. Gaya
Gaya merupakan suatu besaran yang mempunyai besar dan arah. Satuan gaya
adalah Newton (N).
Gbr. 1 Gaya berupa tarikan pada sebuah balok
Pada gambar 1 ditunjukkan sebuah balok bergerak setelah ditarik oleh seorang
pemuda dengan gaya sebesar 1 N ke arah kanan.
Sebuah benda yang dikenai gaya akan mengalami perubahan seperti
perubahan bentuk misalnya balon yang ditekan akan berubah bentuk. Gaya dapat
juga menyebabkan perubahan kecepatan, misalnya sebuah mobil yang bergerak
dengan kecepatan tertentu jika direm kecepatannya akan berkurang atau berhenti.
Perubahan lain yang disebabkan oleh adanya gaya yang bekerja yaitu perubahan
arah gerak seperti pada sebuah bola yang menggelinding dan arah geraknya akan
berubah ketika ditendang oleh pemain kearah yang berbeda dengan arah gerak
semula.
Gaya yang bekerja pada sebuah benda, baik benda yang diam maupun
bergerak ada bermacam-macam diantaranya:
a. Gaya Berat (W), merupakan gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda.
Arah gaya berat selalu tegak lurus ke bawah dimanapun posisi benda diletakkan,
baik pada bidang miring, vertical mupun horizontal.
Gbr. 2. Gaya Berat pada sebuah balok
Gaya berat dinyatakan dalam perasamaan :
b. Gaya Normal (N), merupakan gaya yang bekerja pada bidang sentuh antara dua
permukaan yang bersentuhan, dan arahnya selalu tegak lurus bidang sentuh.
Gbr. 3. Gaya Normal yang bekerja pada sebuah balok
Jika: N > 0 : benda menekan bidang tempat benda
N = 0 : benda meninggalkan lintasan
c. Gaya Gesek, merupakan gaya yang muncul jika permukaan dua benda secara
fisik bersentuhan secara langsung. Arah gesekan searah dengan permukaan bidang
sentuh dan berlawanan dengan arah kecenderungan bergerak. Gaya gesek ada dua
macam, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis.. Besarnya gaya gesek
tergantung pada kekasaran permukaan benda dan bidang yang bersentuhan.
Tingkat kekasaran ini dinyatakan dengan koefisien gesekan.
Gbr. 4. Arah vektor gaya gesek
Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda yang diam.
Untuk benda diam, koefisien gesekan disebut koefisien gesekan statis,
disimbolkan µs. Selain tingkat kekasaran permukaan benda, besarnya gaya
gesek dipengaruhi oleh besar gaya normal (N) yang diberikan bidang pada
benda. Gaya gesek statis dinyatakan dalam persamaan:
Pada sebuah benda yang diam, gaya yang bekerja harus lebih besar dari gaya
gesek statis maksimum untuk membuat benda tersebut bergerak.
Gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang bekerja pada enda yang bergerak.
Koefisien gesekan pada benda yang bergerak disebut koefisien gesekan
kinetis, disimbolkan µk. Hubungan gaya gesek kinetis dengan gaya normal
seperti pada persamaan berikut:
Gaya gesek kinetis arahnya berlawanan dengan kecepatan dan nilainya selalu
lebih kecil dari gaya gesek static. Gaya ini digunakan pada benda yang
meluncur/sliding.
d. Gaya tegang tali (T), merupakan gaya yang bekerja pada ujung-ujung tali karena
tali tersebut tegang. Jika tali dianggap ringan, maka gaya tegang tali pada kedua
ujung tali yang sama dianggap sama besarnya.
Gbr. 5. Gaya tegang tali yang bekerja
Pada gambar 5, gaya tegang tali yang bekerja pada system semua sama besar,
T1=T2.
2. Hukum Newton 1
Hukum Newton 1 menyatakan “jika resultan gaya yang bekerja pada
benda sama dengan nol (ΣF = 0), maka benda yang diam akan tetap diam, dan
benda yang bergerak akan bergerak lurus beraturan”.
Hukum Newton 1 ini disebut juga Hukum Inersia atau Hukum Kelembaman
benda. Kelembaman atau inersian diartikan sebagai sifat suatu benda untuk
mempertahankan keadaanya. Benda yang semula diam akan cenderung tetap diam,
demikian juga sebaliknya benda yang bergerak akan cenderung tetap bergerak.
Contoh pada saat berada di atas kendaraan bergerak yang kemudian direm secara
mendadak maka tubuh penumpang akan terdorong ke depan yang menunjukkan
kecenderungan untuk bergerak.
3. Hukum Newton II
Hukum Newton II menunjukkan perbandingan antara gaya dengan massa
benda, “jika satu atau lebih gaya bekerja pada benda maka percepatan yang
dihasilkan berbanding lurus dan searah dengan resultan gaya dan berbanding
terbalik dengan massa benda”. Semakin besar massa suatu benda maka semakin
besar gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut.
4. Hukum Newton III
Hukum Newton III mengatakan bahwa “jika suatu gaya diberikan pada
suatu benda (aksi), maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama
besar dan berlawanan dengan gaya yang diberikan (reaksi)”
Jika kita mendorong tembok maka tembok akan mendorong kita dengan gaya yang
sama besar dengan gaya dorong kita. Beberapa kondisi yang menunjukkan Hukum
Newton III yaitu:
Gaya gravitasi bumi
Sebuah balok yang diletakkan di atas lantai
Balok pada bidang miring
Gbr. 5. Sistem pada bidang miring
Soal Latihan:
1. Sebuah bola bilyard diletakkan pada permukaan yang licin sekali (anggap gesekannya
tidak ada). Dua gaya bekerja pada bola ini seperti pada Gb. Hitung percepatan
tersebut jika massanya, 0,5 kg.
(Penyelesaian: carilah percepatan dalam dua arah (sb x dan y) : ax dan ay, percepatan a =
resultan dari : ax dan ay )
2. Sebuah mobil bermassa 10 000 kg, bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm
dan berhenti setelah menempuh jarak 200 m. Berapakah gaya pengeremannya?
(Penyelesaian: Cari percepatan a menggunakan persamaan GLBB,
Hitung gaya yg digunakan untuk bergerak : F = m.a Mobil berhenti karena ada F pengereman
yang besarnya sama dengan F tapi arahnya berlawanan)
3.
4. Suatu benda dijatuhkan dari atas bidang miring yang licin dan sudut kemiringan 300.
Tentukanlah percepatan benda tersebut jika g = 10 m/s2 dan massa benda 4 kg.
(Penyelesaian: Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda . Tentukan gaya yang
menyebabkan benda bergerak.)
5. Perhatikan gambar, Massa benda satu dan dua masing-masing 6 kg dan 2 kg. Hitung
percepatan dan tegangan tali jika g = 10 m/s2
Penyelesaian:
Tinjau gaya yang bekerja pada masing-masing
benda
Tentukan persamaan tegangan tali
Daftar Pustaka
Sarojo, Ganijanti. 2002. Seri Fisika Dasar: Mekanika. Salemba Teknika. Jakarta.
Halliday & Resnic. 1987. Fisika. Erlangga. Jakarta.