Gaya : Pengertian, Jenis-Jenis Gaya, Pengaruh Gaya, Penerapan Gaya dan Hukum Newton
Gaya
Perhatikan gambar tersebut di atas. Berdasarkan pengamatan saudara
peristiwa apa yang
terjadi? Betul, gambar tersebut menunjukkan seseorang sedang mendorong meja dan menarik meja.
Apa yang diberikan oleh orang tersebut terhadap meja? Betul, adalah “gaya”
Pernahkah anda memperhatikan
ketika ada benda bergerak, berubah posisi, berubah bentuk? Apa yang
menyebabkan semua itu? Betul, semua itu terjadi karena ada sebuah “Gaya” Mengapa
demikian? karena gaya adalah suatu kekuatan (tarikan atau dorongan) yang mengakibatkan benda yang
dikenainya akan
mengalami perubahan posisi atau berubah bentuk.
Secara konseptual gaya adalah suatu kekuatan (Tarikan atau
dorongan) yang mengakibatkan
benda yang dikenainya akan mengalami perubahan gerak atau berubah bentuk.Kekuatan gaya
berupa tarikan dan dorongan maksudnya adalah:
(1) Tarikan mempunyai arah yang
mendekati orang atau hewan atau benda yang menariknya ; (2) Dorongan
mempunyai arah yang menjauhi orang atau hewan atau benda yang mendorongnya.
Gaya disebut juga sebagai besaran vektor.
Mengapa demikian? Selain mempunyai nilai, gaya juga mempunyai arah.
Gaya dapat digambarkan dengan
menggunakan diagram vektor berupa anak panah. Arah
anak panah menunjukkan arah gaya dan panjang anak panah menunjukkan besar gaya.
Perhatikan contoh berikut:
Besar kecilnya maupun kuat lemahnya gaya yang harus kita keluarkan untuk suatu kegiatan,
tergantung jenis kegiatannya. Adakah hubungan gaya dengan percepatan? Coba
perhatikan rumusan berikut F = m x a ini artinya apa?
Betul, ini adalah hubungan antara percepatan gaya
dengan masa, bahwa gaya adalah hasil kali masa dengan percepatan. Percepatan
merupakan dampak dari adanya gaya yang bekerja pada suatu benda yang paling
mudah diamati. Apa yang menyebabkan terjadi ketika gaya yang diberikann kepada
suatu benda diperbesar? dan apa yang yang terjadi ketika gaya pada siatu benda
itu tidak ada? Kemudian percepatan itu sendiri apa? Betul, percepatan adalah
perubahan kecepatan dengan selang waktu yang terjadi pada perubahan tersebut.
Maka rumusnya menjadi a = v/t.
Berdasarkan pemahaman F = m x a maka maka gaya
memiliki sifat: 1) dapat mengubah bentuk benda; 2) dapat tmengubah arah gerak
benda dan 3) dapat benda bergerak atau pindah tempat.
1)
Jenis-jenis Gaya
Adanya sebuah gaya yang bekerja pada suatu benda maka
jenisnya dapat dibedakan menjadi 2 yaitu gaya sentuh dan gaya tak sentuh.
Bagaimana membedakannya? perhatikan peristiwa pada gambar berikut ini:
Setelah anda perhatikan peristiwa gambar di atas coba
jawab pertanyaan berikut:
1) Apa perbedaan gaya yang terjadi antara kedua peristiwa pada gambar
tersebut?
2) Mengapa potongan kertas tertarik oleh penggaris?
3) Apa yang terjadi ketika anak panah terlepas dari
busurnya?
Mengapa potongan kertas tertarik oleh penggaris?
Betul, potongan kertas tertarik karena adanya perbedaan muatan listrik.
Peristiwa ini termasuk kepada jenis gaya tak sentuh, artinya gaya yang terjadi
tanpa adanya persentuhan atau kontak langsung antara benda yang memiliki gaya
dengan benda yang dikenai gaya. Apa yang terjadi ketika anak panah terlepas
dari busurnya? Betul, anak panah melesat dari busurnya karena adanya
perenggangan atau pemampatan dengan menggunakan gaya pegas. Peristiwa ini
termasuk kepada gaya sentuh, artinya merupakan gaya yang terjadi karena
persentuhan ataupun kontak langsung antara benda yang memberikan gaya dan benda
yang dikenai gaya.
Contoh gaya non kontak lainnya yang dapat diamati
adalah:
1) Gaya magnet ialah gaya tarik atau tolak yang ditimbulkan oleh benda yang besifat
magnet. Contohnya: besi akan menempel/bergerak pada magnet yang didekatkan,
2) Gaya gravitasi merupakan gaya yang ditimbukan oleh benda untuk menarik benda
lain ke arah pusat benda yang bersangkutan. Misalnya gaya gravitasi bumi menarik benda-benda di atas permukaan bumi ke arah pusat
bumi. Contohnya: buah mangga yang jatuh dari pohonnya, benda yang di lempar ke atas
akan jatuh ke bumi.
3) Gaya listrik merupakan gaya yang ditimbulkan oleh muatan-muatan listrik atau
arus listrik. Contohnya: Serpihan kertas akan bergerak naik turun ketika
didekatkan dengan sisir atau penggaris plastik yang telah digosokan ke rambut,
kipas angin ketika dihubungkan dengan sumber listrik akan bergerak.
Gaya kontak yang dapat diamati contohnya adalah
sebagai berikut:
1) Gaya otot ialah gaya yang ditimbulkan oleh otot
manusia dan hewan. Contohnya: menendang bola, tarik tambang, membawa air dalam
ember, kerbau menarik pedati.
2) Gaya pegas yaitu gaya yang ditimbulkan oleh benda yang mengalami pemampatan
ataupun perenggangan. Contohnya: karet gelang ditarik, bermain katepel, anak
panah yang
dilepaskan dari busurnya setelah ada tarikan/regangan.
3) Gaya gesek ialah gaya yang timbul dikarenakan adanya gesekan antara permukaan
dua benda atau lebih. Contohnya: mengasah pisau, mengamplas kayu, mengepel
lantai, menyapu halaman.
2) Pengaruh gaya terhadap benda antara lain:
a. Mengubah bentuk benda
Kita dapat membentuk plastisin sesuai dengan kemauan
kita. Saat kita menekan plastisin dengan kedua tangan kita, maka kita sedang
memberikan gaya pada plastisin tersebut. Bentuk plastisin juga sesuai dengan
gaya yang kita berikan, sehingga plastisin bisa berbentuk pipih, bulat atau
bentuk lainnya. Maka dapat kita simpulkan bahwa gaya dapat mengubah bentuk
suatu benda.
b. Mengubah posisi benda diam menjadi bergerak dan
dari bergerak menjadi diam
Saat kita mendorong meja, maka meja akan berubah posisi dari posisi semula. Berubahnya
posisi meja tersebut disebabkan karena gaya yang kita berikan, sehingga dalam
hal ini gaya dapat mengubah posisi benda.
c. Mengubah arah gerak benda.
Saat bermain volley, kita melihat bahwa bola volley bergerak
sesuai dengan arah pukulan pemain volley. Jika dipukul ke kanan, bola volley
akan menuju ke kanan dan sebaliknya. Dari kondisi tersebut, kita dapat
mengambil kesimpulan bahwa gaya pukulan dari tangan pemain dapat menyebabkan
gerak bola volley berubah arah. Maka dapat disimpulkan bahwa gaya dapat
mengubah arah gerak benda.
1.
Hukum Newton
Kita telah mempelajari tentang gerak, tetapi belum
membahas lebih dalam tentang penyebab gerak. Mari kita pelajari hukum yang
berlaku dan pengaruhnya!
Hukum I Newton
Perhatikan peristiwa berikut ini.
Ketika saudara mengendarai motor atau mobil, kemudian
kendaraan tersebut tiba – tiba di rem atau berhenti secara mendadak. Apa yang
terjadi? Betul, badan anda akan terdorong ke depan atau cenderung maju kedepan.
Hal inilah dimaksud dengan “kecenderungan untuk terus melaju”. Mengapa terus
melaju? Betul, ketika benda bergerak cenderung untuk selalu tetap bergerak
sampai ada gaya lain yang menghambatnya.
Peristiwa tersebut menunjukkan Hukum I Newton. Hukum
ini menyebutkan “Setiap benda akan diam atau bergerak lurus beraturan jika
resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.” Artinya, benda
cenderung mempertahankan kedudukannya. Benda diam akan tetap diam dan ketika
benda bergerak cenderung bergerak. Maknanya adalah benda memiliki sifat untuk
selalu mempertahankan keadaan diam atau bergeraknya.
Hukum I Newton dirumuskan
∑ 𝑭 = 𝟎.
Hukum II Newton
Mari kita analisis peristiwa berikut. Ketika saudara
melempar batu ke atas secara vertikal. Apa yang terlihat dengan gerakan batu
tersebut? Betul, pada awalnya batu tersebut akan melaju keatas dengan kecepatan
yang konstan. Apa yang menyebabakan batu tersebut gerakannya melambat dan
kemudian berhenti? Betul, akibat adanya gaya gravitasi akan memperlambat batu
dan menghentikannya. Mengapa ketika batu tersebut jatuh kecepatannya bertambah?
Betul, batu tersebut akan kembali ke bumi dengan
kecepatan dari massa batu ditambah dengan adanya gaya gravitasi yang mempercepat
batu tersebut.
Hukum Newton II, menyebutkan “Besarnya percepatan yang dialami suatu
benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja terhadap benda tersebut dan berbanding
terbalik dengan massa bendanya.” Berdasarkan teori tersebut, percepatan yang
timbul pada suatu benda karena dipengaruhi gaya yang bekerja pada benda,
besarnya akan berbanding lurus dan searah dengan gaya itu dan berbanding
terbalik dengan massa benda. Oleh karena itu, rumus Hukum Newton 2 adalah 𝑎 = ∑ 𝐹𝑚
Dimana a = percepatan (m/s2)
F = gaya (N) m = massa (kg)
Hukum III Newton
Untuk memahami teori tersebut, bisa melihat contoh di
kehidupan nyata. Perhatikan contoh berikut dan coba saudara lakukan: duduk di
lantai dengan telapak kaki menempel di dinding, jejakan kaki saudara dua kali
untuk dua gaya yang berbeda. Apa yang terjadi ketika saudara menjejakan kaki
dengan kekuatan dorong yang lamban? Apa yang terjadi ketika saudara menjejakan
kaki dengan kekuatan dorong yang kuat? Ya, saudara akan terdorong ke belakang
linier sesuai dengan kekuatan dorongan saudara.
Hukum Newton III, menyatakan “Setiap ada gaya aksi yang bekerja pada
suatu , maka akan timbul gaya reaksi yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan.”
Maksud dari hukum tersebut ialah jika sebuah benda pertama mengerjakan gaya
terhadap benda kedua, maka benda kedua pun mengerjakan gaya terhadap benda
pertama yang besarnya sama tetapi berlawanan arah. Bila dirumuskan maka Hukum
Newton III adalah sebagai berikut :
𝐹𝑎𝑘𝑠𝑖 =
-𝐹𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖
Bagimana cara mengukur gaya yang dapat dilakukan?
perhatikan ilustrasi berikut. Ketika ada sebuah gaya yang bekerja pada sebuah
benda, apa yang perlu dipahami oleh anda? Betul, yang perlu dipahami adalah
hubungan gaya, masa dan percepatan. Hubungan ini dapat didefinisikan dengan
dengan rumus Gaya (F) = Massa (m) x Percepatan (a).
Hal lain yang perlu diperhatikan ketika mengukur gaya adalah: satuan standar untuk
massa (kg), satuan standar untuk percepatan (m/s2), dan satuan standar untuk
gaya adalah Newton (N) merupakan satuan dari 1N =1 kg x 1m/s2. Kita ambil contoh
soal: Sebuah mobil dengan massa 1200 kg memiliki percepatan 3m/s2. Berapa
besarnya gaya yang diberikan kepada mobil tersebut? Jawabannya adalah gaya
mobil tersebut dapat diperoleh dengan mengalikan massa mobil dengan percepatanya:
Gaya (F) = Massa(m) x Percepatan (a)
F = m x a
F = 1000kg x 3m/s2
F= 3000 N
Pada konsep yang lebih rumit anda dapat mencari massa
jika percepatan dan gayanya diketahui juga dapat mencari percepatan jika
massa dan gayanya diketahui. Diakhir pembahasan tentang gaya Anda kerjakan
tugas dan perhatikan gambar berikut, kegiatan pada
gambar tersebut menunjukkan pengaruh gaya dalam kehidupan sehari-hari. Secara
lebih spesifik berdasarkan gambar (a), (b), (c) dan (d) di bawah ini, coba anda
identifikasi pengaruh gaya terhadap apa saja?