GAYA - · PDF fileTetapi gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada benda yang berbeda....

hogasaragih.wordpress.com

GAYA

Hoga saragih


Hubungan antara gaya dangerak

• Mengapa benda bergerak sedemikianrupa ?

• Apa yang membuat benda yang padamulanya diam mulai bergerak ?

• Apa yang mempercepat danmemperlambat benda ?

• Kita dapat menjawab semua pertanyaantersebut dengan mengatakan diperlukangaya


GAYAAdalahDorongan atau tarikan terhadap sebuah

benda.Sebuah gaya merupakan vektor karena

memiliki arah dan besar

Eg. Kita mendorong mobil mogok, martilmemukul paku, angin meniup daun dipohon.


Gaya tidak selalu menyebabkan gerak

Eg. Kita mendorongmeja dengan sekuattenaga tetapi mejatetap tidak bergerak


Untuk mengukur besar atau kekuatan gayaialah dengan menggunakan neraca pegas.


Galileo vs Aristotle• Aristotle (384-322 SM) percaya bahwa

diperlukan sebuah gaya untuk menjaga agar sebuah benda tetap bergerak sepanjang bidanghorisontal

• Menurut Aristotle keadaan alami sebuah bendaadalah diam, dan dianggap perlu adanya gayauntuk menjaga agar benda tetap bergerak

• Menurut Aristotle makin besar gaya padabenda, makin besar pula lajunya


Galileo vs Aristotle

• Kira-kira 2000 tahun kemudian, Galileo mempertanyakan pandangan-pandanganAristotle ini dan menemukan kesimpulan yang sangat berbeda

• Galileo mempertahankan bahwa sama alaminyabagi sebuah benda untuk bergerak horisontaldengan kecepatan tetap, seperti ketika bendatersebut berada dalam keadaan diam



• Merupakan pemikiran Galileo yang jeniusuntuk membayangkan dunia yang ideal seperti itu- dalam hal ini, dunia dimanatidak ada gesekan- dan untuk melihatbahwa hal ini bisa menghasilkanpandangan yang lebih berguna mengenaidunia nyata,


Galileo vs Aristotle• Idealisasi ini yang kemudian membuatnya

sampai pada kesimpulan hebatnya bahwa jikatidak ada gaya yang diberikan kepada bendayang bergerak, benda itu akan terus bergerakdengan laju konstan dengan lintasan lurus. Sebuah benda melambat hanya jika ada gayayang diberikan kepadanya. Dengan demikian, Galileo menganggap gesekan sebagai gayayang sama dengan dorongan atau tarikan biasa.



• Jika benda tersebut bergerak dengan lajukonstan, gaya dorongan anda sama besarnyadengan gaya gesek, tapi kedua gaya ini memilikiarah yang berbeda sehingga gaya total padabenda (jumlah vektor pada kedua gaya adalahnol)

• Hal ini konsisten dengan sudut pandang galileo, karena benda bergerak dengan laju konstanketika tidak ada gaya total yang diberikanpadanya.



• Perbedaan antara sudut pandang Aristotle danGalileo tidak berarti salah satu salah atau betul. Pandangan Aristotle tidak sepenuhnya salah, karena pengalaman kita pengalaman kita seharihari menunjukkan bahwa benda yang bergerakcenderung berhenti jika tidak didorong terusmenerus.


Galileo vs Aristotle• Perbedaan sebenarnya terletak pada kenyataan

bahwa pandangan Aristotle mengenai “keadaanalami”

• Galileo melakukan lompatan kreatif dalammembayangkan situasi tidak ada gesekan yang secara eksperimental tidak dapat dilakukan, dandengan mengganggap gesekan sebagai gaya, Galileo bisa mencapai kesimpulan bahwasebuah benda akan tetap bergerak dengankecepatan konstan jika tidak ada gaya yang bekerja untuk merubah gerak ini.


NEWTON

• Berdasarkan penemuan ini, Isaac newtonmembangun teori geraknya yang terkenal. Analisis Newton tentang gerak dirangkum dalam“tiga hukum gerak”-nya yang terkenal. Dalamkarya besarnya, principia (diterbitkan 1687), Newton menyatakan terima kasihnya kepadaGalileo, hukum gerak newton pertama sangatdekat dengan kesimpulan Galileo.


HUKUM GERAK NEWTONPERTAMA

Setiap benda tetap berada dalam keadaandiam atau bergerak dengan laju tetap

Sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi gayatotal yang tidak nol


Kecenderungan sebuah benda untukmempertahankan keadaan diam ataugeraknya tetap pada garis lurus disebutInersia.

Hukum Newton Pertama = Hukum Inersia


Hukum Newton pertama tidak berlaku pada setiapkerangka acuan.

ContohJika kerangka acuan anda misalnya cangkir, anda letakkan

di atas dashboard mobil, cangkir tersebut akanmendekat ke arah anda.

Kerangka acuan dimana Hukum Newton pertama berlakudisebut kerangka acuan inersia.

ContohKerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan

konstan,( mobil, pesawat ) relatif terhadap kerangkainersia juga merupakan kerangka acuan inersia.

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.kompas.com/photo/kesehatan/mobil.jpg&imgrefurl=http://www.kompas.com/kesehatan/news/0509/06/084908.htm&h=364&w=324&sz=8&hl=id&start=65&tbnid=eIo9sVxNseqrnM:&tbnh=121&tbnw=108&prev=/images%3Fq%3Dmobil%26start%3D60%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26svnum%3D10%26hl%3Did%26sa%3DN


Kerangka acuan adalah benda yang terletak tetap di bumi.

Kerangka acuan dimana hukum inersiatidak berlaku, seperti kerangka acuanyang dipercepat di atas, disebutkerangka acuan non inersia.

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://library.thinkquest.org/C0126636/imgs/astronomy/02.jpg&imgrefurl=http://rovicky.wordpress.com/tag/environment/&h=833&w=1111&sz=19&hl=id&start=4&tbnid=QbdwsL-y0JRdIM:&tbnh=112&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3DBUMI%26gbv%3D2%26svnum%3D10%26hl%3Did


MASSA

Adalah ukuran inersia suatu benda.

Dalam satuan SI, satuan massa adalah kilogram ( kg )

“ makin besar massa yang dimiliki sebuah benda, makin sulitmerubah keadaan geraknya.”

Eg: sebuah truk memiliki inersia yang lebih besar dibandingkan sebuahbola baseball, dan lebih sulit untuk mempercepat ataumemperlambat truk tersebut.

Dengan demikian, truk memiliki massa yang lebih besar.


Massa VS Berat

Massa adalahSifat dari benda itu sendiri,(yaitu ukuran inersia

benda tersebut atau “jumlah zat nya”)

Berat adalahGaya, gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah

benda.


Berat dan massa

• Konsep massa dan berat sering kali dicampur adukkan, terutama karenamereka saling sebanding. Artinya bilamassa digandakan maka beratnyamenjadi dua kali; sedangkan bilamassanya diparo maka beratnya jugamenjadi setengah kalinya


• Massa didefinisikan sebagai ukuran inersiasuatu benda tanpa adanya gesekan, dan massamemberi respons terhadap setiap upaya yang dilakukan untuk menggerakkannya, menghentikannya atau mengubah dengan caraapa pun keadaan geraknya. Berat adalah gayasehubungan dengan gaya tarik bumi terhadapbenda itu.


• Bila definisi yang telah diberikan diatasmasih belum jelas, maka penjelasandibawah ini mungkin dapat membantu.


• Dari pembahasan tentang hukum newtonII tersirat bahwa benda mempunyaikecenderungan untuk menentanggerakan. (untuk menggerakkan bendaperlu gaya).

• Sifat benda yang cenderung menentanggerakkan ini oleh galileo disebut inersia.


• Tiap benda punya inersia, besar kecilnyainersia benda tergantung pada jumlah zatyang dikandung benda tersebut ataumassanya.

• Makin besar massa benda, makin besarpula inersianya. Jadi massa merupakanukuran inersia suatu benda.


• Walaupun dalam sistem satuan tertentu massadan berat mempunyai satuan yang sama, massa berbeda dengan berat. Berat seringkalisecara tidak sadar juga dikaitkan denganinersia.

• Contohnya bila dua benda ingin dibandingkanmana yang lebih berat, maka benda-benda itubiasanya digerakkan entah maju, mundurataupun kearah lain.


• Dengan melakukan itu sebenarnya kita menilaibenda mana yang lebih sukar dijelaskan, artinyamana yang lebih menentang perubahangerakkan. Jelas bahwa disini inersia benda-benda itu dibandingkan.

• Namun walau berat juga terlihat mempunyaihubungan dengan inersia, berat tetapmempunyai konsep yang berbeda sama sekalidengan massa.


• Massa dinyatakan dalam kgm. Dipermukaan bumi 1kgm batu beratnya9,8 newton. Jauh diatas permukaan bumi, dimana gaya tarik inti bumi berkurang, berat batu itu kurang dari 9,8 newton.

• Benda itu beratnya juga berkurangdipermukaan planet yang kurang padatdibandingkan dengan bumi.


• Dibulan misalnya dimana gravitasi hanya 1/6 gravitasi bumi, 1 kgm batu yang sama beratnyahanya 1,6 newton.

• Terlihat disini bahwa massa batu itu samadimana-mana, tetapi beratnya dapat berbeda-beda. Kecuali karena pengaruh gesekan (artinyadipermukaan yang sama-sama licin), mendorong benda tersebut di bulan. Tetapiberat benda dibumi lebih besar daripadadibulan.


Contoh

Untuk melihat perbedaannya:Kita membawa sebuah benda ke bulan.Berat benda hanya seperenam dari beratnya bumi,

karena gaya gravitasi lebih lemah, tetapi massaakan tetap sama. Benda tersebut akan tetapmemiliki jumlah zat dan inersia yang sama –karena dengan tidak adanya gesekan, akansama sulitnya untuk menggerakannya ataumemberhentikannya kalau sudah bergerak.


• Bila anda telah mengerti konsep berat danmassa, maka renungkanlah sekali lagi, mana yang lebih mudah, mengangkatbenda dibumi atau dibulan; mendorongbenda dibumi atau dibulan ?


Hukum Gerak Newton Kedua

Percepatan sebuah benda berbandinglurus dengan gaya total yang bekerja

padanya dan berbanding terbalik denganmassanya.

Arah percepatan sama dengan arah gaya totalyang bekerja padanya.


Newton berpendapatBahwa kecepatan akan berubah.

Suatu gaya total yang diberikan pada sebuah benda mungkinmenyebabkan lajunya bertambah.

Atau jika gaya total itu mempunyai arah yang berlawanan dengangerak, gaya tersebut akan memperkecil laju benda itu. Jika arahgaya total yang bekerja berbeda dengan arah sebuah benda yang bergerak, maka arah kecepatannya akan berubah.

Karena perubahan laju atau kecepatan merupakan percepatan.

Sehingga dapat dikatakan bahwa gaya total menyebabkanpercepatan.

Bentuk persamaan Hukum Gerak Newton Kedua

mFa ∑

=

Dimana a = percepatanm = massaΣF = gaya total

Persamaan vektor berikut berlaku pada semua kerangkaacuan inersia

ΣF = ma



Dari hukum Newton kedua, gaya dapat lebih tepat didefinisikan sebagai

sebuah aksi yang bisa mempercepat sebuah benda.

F ( gaya )adalah vektor yang mempunyai besar dan arah.

SATUAN UNTUK MASSA dan GAYA

Sistem Massa Gaya ( termasuk berat)

SI Kilogram ( kg ) Newton ( N ) ( = kg m/s2 )cgs Gram ( g ) Dyne ( = g cm/s2 )Inggris Slug Pound ( lb )


Hukum Gerak Newton Ketiga

Ketika suatu benda memberikan gaya padabenda kedua, benda kedua tersebut

memberikan gaya yang sama besar tetapiberlawanan arah terhadap benda yang

pertama


Hukum ini terkadang dinyatakan sebagai“untuk setiap aksi ada reaksi yang sama dan

berlawanan arah.”

Tetapi gaya aksi dan gaya reaksi bekerjapada benda yang berbeda.


Sebagai contoh:Pendorong roket dapat dijelaskan dengan

hukum Newton ketiga

Pandangan umum yang salah ialah bahwaroket dipercepat karena gas yang keluar dari mesin mendorong tanahatau atmosfer.

Yang sebenarnya ialahRoket memberikan gaya yang besar pada

gas, sehingga gas keluar dan gas tersebut memberikan gaya yang samadan berlawanan arah pada roket.

Gaya inilah yang mendorong roket kedepan.

Dengan demikian, sebuah pesawat ruangangkasa dikendalikan pada ruanghampa udara dengan menembakkanroketnya pada arah yang berlawanandengan arah percepatannya.


Dengan cara yang sama, seekorburung terbang ke depan denganmemberikan gaya pada udara, tetapi udara tersebut mendorongbalik sayap burung yang mendorong burung itu ke depan.

Seseorang yang mulai berjalandengan mendorong lantai padakakinya. Lantai kemudianmemberikan gaya balik yang sama dan berlawanan arah padaorang tersebut dan gaya padaorang itu, yang menggerakanorang tersebut ke depan.


Berat – Gaya Gravitasi; Gaya Normal


Galileo menyatakanBahwa benda – benda yang dijatuhkan di

dekat permukaan bumi akan jatuh denganpercepatan yang sama, g, jika hambatanudara dapat diabaikan.

Gaya yang menyebabkan percepatan inidisebut gaya gravitasi.


Sekarang kita terapkan hukum Newton keduauntuk gaya gravitasi dan untuk percepatan, a, digunakan percepatan ke bawah yang disebabkan oleh gravitasi, g.

Dengan demikian, gaya gravitasi pada sebuahbenda, Fg, yang besarnya biasa disebut berat, dapat ditulis sebagai

FG = mg

Arah gaya ini ke bawah menuju pusat bumi.


Dalam satuan SI,g = 9,80 m/s2 = 9,80 N/kgSehingga berat benda yang massanya 1,00kg di bumi

adalah 1,00 kg x 9,80 m/s2 = 9,80 N.

Berat benda di bumi, berbeda dengan di bulan, planet lainnya, atau pun di luar angkasa.

Contohnya, g di bulan seperenam di bumi, dan massa 1,0 kg hanya mempunyai berat 1,7 N.


Gaya gravitasi hanya bekerja pada sebuahbenda ketika benda itu jatuh.

Ketika benda berada dalam keadaan diamdi bumi, gaya gravitasi padanya tidak akanhilang.

(dapat dibuktikan dengan neraca pegas)


Dari hukum Newton yang kedua, gaya total pada sebuah benda yang tetap diamadalah nol.

Pasti ada gaya lain yang pada bendatersebut untuk mengimbangi gayagravitasi.


Eg.Untuk sebuah benda yang

diam di atas meja, mejatersebut memberikangaya ke atas.

Meja sedikit tertekan dibawah benda dan karenaelastisitasnya meja itumendorong benda keatas .


Gaya yang diberikan oleh meja disebutGaya kontak, karena terjadi jika dua benda

bersentuhan.

Ketika gaya kontak tegak lurus, terhadappermukaan kontak, gaya itu disebut

Gaya normal.

Dan diberi label FN


Penerapan Gesekan, Bidang Miring

Gesekan ada di antara dua permukaan benda padat tetapi dipermukaan yang paling licin pun sebenarnya sangat kasar dalamskala mikroskopis.

Peluncuran sebuah benda melintasi suatu permukaan seringkalitersentak karena adanya pembentukan dan pelepasan ikatan –ikatan atom kimia, bahkan ketika benda berguling di atas suatupermukaan tetap ada gesekan, yang disebut gesekan berguling,

Walaupun biasanya lebih kecil dari ketika benda meluncur melintasipermukaan.

Gesekan luncuran itu yang sering disebut, gesekan kinetik


Sebuah benda bergerak sepanjang permukaan yang kasar, gayagesekan kinetik bekerja dengan berlawanan arah terhadapkecepatan benda.

Besar gaya gesek kinetik adalah bergantung pada jenis keduapermukaan yang bersentuhan.

Eksperimen menunjukkan bahwa gaya gesekan kira – kira sebandingdengan gaya normal atara kedua permukaan, yang merupakangaya yang diberikan benda – benda tersebut satu sama lain, dantegak lurus terhadap permukaan sentuhnya

Gesekan statik adalah gaya yang mengacu kepada gaya yang sejajardengan kedua permukaan dan bisa ada walaupun permukaan –permukaan tersebut tidak meluncur satu sama lain.


Sebagai persamaan dengan memasukkankonstanta pembanding µk

Ffr = µk FN

µk = koefisien gesekan kinetikFfr = besar gaya gesekanFN = besar gaya normal


Untuk memecahkan masalah yang melibatkan gaya – gaya pada satu bendaatau lebih, lebih baik menggambardiagram benda bebas untuk setiapbenda, dengan menunjukkan semua gayayang bekerja hanya pada benda tersebut.

Hukum Newton kedua dapat diterapkanuntuk komponen – komponen vektor padasetiap benda.

GAYA - · PDF fileTetapi gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada benda yang berbeda....

Documents

Transcript of GAYA - · PDF fileTetapi gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada benda yang berbeda....