PENGERTIAN GAYA, JENIS GAYA DAN HUKUM NEWTON

Pengertian Gaya, Jenis Gaya dan Hukum Newton. Gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya dapat mengubah bentuk, arah, dan kecepatan benda. Misalnya pada plastisin, kamu dapat melempar plastisin, menghentikan lemparan (menangkap) plastisin, atau bahkan mengubah bentuk plastisin dengan memberikan gaya.

Ada berapa jenis gaya yang dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari? Gaya dapat dibedakan menjadi gaya sentuh dan gaya tak sentuh. Gaya sentuh contohnya adalah gaya otot dan gaya gesek. Gaya otot  adalah gaya yang ditimbulkan oleh koordinasi otot dengan rangka tubuh. Misalnya, seseorang hendak memanah dengan menarik mata panah ke arah belakang. Gaya gesek adalah gaya yang diakibatkan oleh adanya dua buah benda yang saling bergesekan. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada benda. Contohnya adalah gaya gesekan antara meja dengan lantai. Meja yang didorong ke depan akan bergerak ke depan, namun pada waktu yang bersamaan meja juga akan mengalami gaya gesek yang arahnya berlawanan dengan arah gerak meja.

Gaya tak sentuh adalah gaya yang tidak membutuhkan sentuhan langsung dengan benda yang dikenai. Contohnya seperti saat kita mendekatkan ujung magnet batang dengan sebuah paku besi. Seketika paku besi akan tertarik dan menempel pada magnet batang. Hal tersebut disebabkan oleh  adanya pengaruh gaya magnet yang ditimbulkan magnet batang. Selain gaya magnet, gaya gravitasi pada orang yang sedang terjun payung juga merupakan contoh gaya tak sentuh.

Hukum Newton

Isaac Newton (1642 - 1727) dilahirkan di sebuah perkampungan Inggris di tahun Galileo meninggal. Pada mulanya dia seorang yang sederhana dan kemudian dia bersinar menjadi seorang ilmuwan terbesar yang pernah dikenal. Di masa kecilnya dia sakit-sakitan, suka bertengkar, dan seorang yang jarang bergaul. Itulah yang menyebabkan dia tidak pernah menikah sampai akhir hayatnya. Ketika dia berusia 20 tahun, dia membeli sebuah buku astrologi di pekan raya, Dengan membaca buku tersebut dia tidak bisa memahami tentang trigonometri. Kemudian dia membeli lagi buku trigonometri. Dia tidak mengikuti pendapat geometri Euclid dalam buku Elements of Geometry itu. Dua tahun kemudian dia menemukan kalkulus diferensial. Pada tahun 1666, sebagai mahasiswa di Cambridge University dia berlibur di desa terpencil di Woolsthrope, tempat kelahirannya. Pada tahun itu dia menemukan diferensial dan kalkulus integral, membuat penemuan fundamental tentang cahaya, dan mulai memikirkan hukum gravitasi umum. Newton termasuk salah seorang yang kerap menyimpan karya-karyanya dan tidak segera menerbitkannya. Pada tahun 1687 Netwon menerbitkan buku Principia yang memuat hukum-hukum dasar tentang gerak.

1. Hukum I Newton

Hukum pertama Newton menyatakan bahwa sebuah benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja pada benda itu. Kecenderungan itu digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Sehubungan dengan itu, Hukum pertama Newton seringkali dinamakan Hukum Kelembaman.

Jadi jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (SF = 0), maka percepatan benda juga sama dengan nol (a = 0) dan benda tersebut :

- Jika dalam keadaan diam akan tetap diam, atau

- Jika dalam keadaan bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.

Contoh penerapan Hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari :
Penumpang akan serasa terdorong kedepan saat mobil yang bergerak cepat direm mendadak. Ayunan bandul sederhana ( gerak harmonik sederhana ). Pena  yang berada di atas kertas di meja akan tetap disana ketika kertas ditarik secara cepat.

Saat kita salah memasang taplak padahal makanan sudah di taruh di atasnya.Ketika kita tarik taplak tersebut lurus dan cepat, makanan tidak akan bergeser.

2. Hukum II Newton

Bila ada resultan gaya yang timbul pada sebuah benda, dapat dipastikan benda tersebut akan bergerak dengan suatu percepatan tertentu. Bila benda semula dalam keadaan diam akan bergerak dipercepat dengan percepatan tertentu, sedangkan bila benda semula bergerak dengan kecepatan tetap akan berubah menjadi gerak dipercepat atau diperlambat. Resultan gaya yang bekerja pada benda yang bermassa konstan adalah setara dengan hasil kali massa benda dengan percepatannya. Pernyataan inilah yang dikenal sebagai hukum II Newton. Secara matematis hukum tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :

F : Gaya (N)

m : Massa (Kg)

a : Percepatan (m/s2 )

Contoh penerapan Hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari :

Bus  yang melaju dijalan raya akan mendapatkan percepatan yang sebanding dengan gaya dan berbading terbalik dengan massa bus tersebut.

Pada system kerja lift juga terdapat gaya, untuk lift yang diam atau bergerak dengan kecepatan tetap maka gaya normal (N) akan sama dengan gaya tarik bumi (mg).Tetapi,untuk lift yang sedang bergerak,gaya tekan akan sama dengan gaya normal,dan tidak sama gaya tarik bumi (mg).

Permainan Kelereng. Kelereng yang kecil saat dimainkan akan lebih cepat menggelinding, sedangkan kelereng yang lebih besar relatif lebih lama  (percepatan berbanding terbalik dengan massanya). 

3. Hukum III Newton

Hukum III Newton mengungkapkan bahwa, gaya-gaya aksi dan reaksi oleh dua buah benda pada  masing-masing benda adalah sama besar dan berlawanan arah. Penekanan pada hukum ini adalah adanya dua benda, dalam arti gaya aksi diberikan oleh benda pertama, sedangkan gaya reaksi diberikan oleh benda kedua. Hukum ini dikenal sebagai hukum aksi-reaksi, dan secara matematis dapat di tuliskan sebagai berikut.

Yang menjadi penekanan dalam hukum ini adalah bahwa gaya aksi dan gaya reaksi yang terjadi adalah dari dua benda yang berbeda, bukan bekerja pada satu benda yang sama.

Contoh penerapan Hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari :

·          Saat kita menekan papan tulis (aksi) maka papan tulis memberikan reaksi, bila aksi lebih besar dari pada reaksi.                                            

·          Roket menyemburkan gas panas ke bawah (aksi). Gas panas mendorong roket vertikal ke atas.

·          Kita dapat berjalan karena ada gaya aksi reaksi. Saat mendorong lantai ke belakang (aksi). Lantai mendorong kita ke depan (reaksi).

·          Kita mendorong mobil mogok

Penerapan Hukum Newton

a. Benda di Gantung dengan Tali dan Digerakkan

Digerakkan ke atas dengan percepatan a, maka:

·            gaya yang searah dengan gerak benda bernilai positif

·            gaya yang berlawanan dengan gerak benda bernilai negatif , sehingga berlaku ∑F = m.a
T-mg = m.a
T = mg + ma

·            Benda Digerakkan ke bawah dengan percepatan a, maka:

  

·            gaya yang searah dengan gerak benda bernilai positif dan yang berlawanan bernilai negatif
rumus tegangan talinya ∑F = m.a
mg – T = m.a
T = mg-ma = m (g-a)

b. Penerapan Hukum Newton Orang Berada di Dalam Lift

·        Lift berada dalam keadaan diam atau dalam kecepatan tetap

·            ∑F = 0
N – w = 0
N= ww = m.g = berat orang dalam lift
N = gaya normal

·            Lift dipercepat ke bawah

·            ∑F = m.a
W – N = m.a
N = W – m.a
N = mg -ma = m (g-a)

·            Lift dipercepat ke atas

·            ∑F = m.a
N – W = m.a
N = W + m.a
N = m.g + m.a = m (g+a)

c. Benda Digantungkan dengann Seutas Tali Melalui Katrol massa tali dan massa katrol tidak diperhitungkan

Bila W2 > W1 maka gerak benda ke arah W2, sekarang kita uraikan satu-satu, perhatikan sobat hitung,

·            Lihat Benda 1∑F = m.a
T1 – W1 = m1.a (m1 bergerak ke atas)
T1 = W1 + m1.a ……. (1)

·            Lihat Benda 2∑F = m.a
W2 – T2 = m2.a
T2 = W2 – m2.a …… (2)

Sekarang kita gabungkan persamaan (1) dengan persamaan (2)
Karena ,massa katrol dan massa tali diabaikan maka

T1 = T2
W1 + m1.a = W2 – m2.a
m1.a + m2.a = W2 – W1
a (m1+ m2) = g (m2 – m1)
a = g (m2 – m1) / (m1+ m2)

d. Penerapan Hukum Newton pada Dua Benda Bergandengan pada Lantai Licin

Ketika dua benda bergandengan berada pada lantai licin maka berlaku rumus persamaan

∑F = m.a
F – F12 + F21 = m.a

karena F12 dan F21 merupakan pasangan gaya aksi reaksi yang saling meniadakan maka

F = (m1 + m2) a

e. Penerapan Hukum Newton pada Benda digantung Dengan Dua Utas Tali dalam Keadaan Setimbang

∑F = 0
kompnen ∑F  kita pecah menjadi ∑Fy dan ∑Fx

∑F y = 0
berlaku persamaan pada sumbu y

T1 sin β + T2 sin α + T – T – w = 0
T1 sin β + T2 sin α – w = 0 …. (1)

∑Fx = 0

berlaku persamaan pada sumbu x

T1 cos β – T2 cos α = 0
T1 cos β = T2 cos α …. (2)

untuk mencari T1 dan T2 sobat bisa mensubtitusikan persamaan (2) ke persamaan (1) sehingga didapat rumus