Dalam kehidupan sehari-hari secara tidak sadar kita mendapati kegiatan yang berhubungan dengan gaya. Pada saat kita membuka atau menutup pintu kita telah melakukan gaya yang berupa dorongan dan tarikan. Selain itu, pada saat kamu bermain kelereng kamu tentu dapat menggerakkan kelereng dengan menggunakan salah satu jari tanganmu. Gerakan mendorong atau menarik yang menyebabkan benda bergerak disebut gaya. Gaya yang dikerjakan pada suatu benda akan mempengaruhi benda tersebut.Gaya terhadap suatu benda dapat mengakibatkan benda bergerak, berubah bentuk, dan berubah arah. Pada saat kamu menendang bola maka bola akan bergerak dan berubah arahnya. Gaya pada benda juga mengakibatkan benda berubah bentuk. Sebagai contohnya, ketika kamu bermain dengan plastisin kamu dapat membuat berbagai macam bentuk. Gaya tangan menyebabkan bentuk plastisin berubah sesuai dengan bentuk yang diinginkan
Gaya Elastisitas
Elastisitas merupakan salah satu sifat mekanik bahan yang dapat menunjukkan kekuatan, ketahanan dan kekakuan bahan tersebut terhadap gaya yang dikenakan padanya.
Tegangan didefinisikan sebagai gaya persatuan luas.
Secara matematis:
σ = F/A
Dimana σ = Tegangan (N/m2 atau Pa)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
Apabila sebuah benda diberi beban, benda akan mengalami pertambahan panjang sebesar Δx. Jika panjang awal adalah x, tegangan (ε) didefinisikan sebagai
Untuk benda elstis
Perbandingan antara tegangan dan regangan dinamakan sebagai modulus elastisitas atau modulus young (E)
“Perubahan panjang suatu pegas berbanding lurus (linier) dengan gaya tarik atau gaya tekan yang diberikan pada pegas tersebut”
dimana F = Gaya yang diberikan;
Δx = Pertambahan panjang.
Nilai , namun ada faktor pengali. Faktor pengali ini disimbolkan dengan huruf k sehingga
rumusan hukum Hooke
Nilai k untuk tiap bahan berbeda-beda dan merupakan ciri khusus dari tiap bahan. Nilai k ini dinamakan sebagai konstanta pegas.
Apabila suatu pegas ditarik gaya sebesar F maka pegas tersebut akan bertambah besar sepanjang . Namun pada keadaan tertentu dimana gaya yang diberikan melebihi batas kemampuan dari pegas, maka pegas tidak dapat bertambah panjang lagi. Artinya hukum hooke tidak berlaku lagi. Dalam keadaan seperti ini pegas dikatakan sudah rusak.
Apabila gaya yang dikenakan pada pegas dihilangkan, maka pegas akan bergerak secara berosilasi menuju titik keseimbangan ( keadaan awal ).
Besarnya gaya yang diperlukan untuk kembali ke titik keseimbangan ini dinamakan sebagai gaya pemulih. Berdasarkan hukum III Newton, maka besarnya gaya pemulih sama dengan gaya yang diberikan untuk menarik pegas, hanya tandanya berlawanan.
tanda (-) menunjukan bahwa gaya pemulih berlawanan dengan gaya penyebabnya.
Simpangan terjauh dari titik keseimbangannya dinamakan sebagai amplitudo A.
Rangkaian pegas.
Rangkaian seri
2 pegas atau lebih yang dirangkai secara seri akan memiliki nilai konstanta pegas total
Elastisitas merupakan salah satu sifat mekanik bahan yang dapat menunjukkan kekuatan, ketahanan dan kekakuan bahan tersebut terhadap gaya yang dikenakan padanya.
Tegangan didefinisikan sebagai gaya persatuan luas.
Secara matematis:
σ = F/A
Dimana σ = Tegangan (N/m2 atau Pa)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
Apabila sebuah benda diberi beban, benda akan mengalami pertambahan panjang sebesar Δx. Jika panjang awal adalah x, tegangan (ε) didefinisikan sebagai
Untuk benda elstis
Perbandingan antara tegangan dan regangan dinamakan sebagai modulus elastisitas atau modulus young (E)
“Perubahan panjang suatu pegas berbanding lurus (linier) dengan gaya tarik atau gaya tekan yang diberikan pada pegas tersebut”
dimana F = Gaya yang diberikan;
Δx = Pertambahan panjang.
Nilai , namun ada faktor pengali. Faktor pengali ini disimbolkan dengan huruf k sehingga
rumusan hukum Hooke
Nilai k untuk tiap bahan berbeda-beda dan merupakan ciri khusus dari tiap bahan. Nilai k ini dinamakan sebagai konstanta pegas.
Apabila suatu pegas ditarik gaya sebesar F maka pegas tersebut akan bertambah besar sepanjang . Namun pada keadaan tertentu dimana gaya yang diberikan melebihi batas kemampuan dari pegas, maka pegas tidak dapat bertambah panjang lagi. Artinya hukum hooke tidak berlaku lagi. Dalam keadaan seperti ini pegas dikatakan sudah rusak.
Apabila gaya yang dikenakan pada pegas dihilangkan, maka pegas akan bergerak secara berosilasi menuju titik keseimbangan ( keadaan awal ).
Besarnya gaya yang diperlukan untuk kembali ke titik keseimbangan ini dinamakan sebagai gaya pemulih. Berdasarkan hukum III Newton, maka besarnya gaya pemulih sama dengan gaya yang diberikan untuk menarik pegas, hanya tandanya berlawanan.
tanda (-) menunjukan bahwa gaya pemulih berlawanan dengan gaya penyebabnya.
Simpangan terjauh dari titik keseimbangannya dinamakan sebagai amplitudo A.
Rangkaian pegas.
Rangkaian seri
2 pegas atau lebih yang dirangkai secara seri akan memiliki nilai konstanta pegas total
Rangkaian paralel
2 pegas atau lebih yang dirangkai secara paralel akan memiliki nilai konstanta pegas total
Gaya Gravitasi
1. Mengurangi Gaya Gesek
Besarnya gaya gesek bergantung pada kekasaran permukaan benda yang bergesekan. Semakin kasar permukaan yang bergesekan, semakin besar pula gaya gesek nya. Itulah yang menyebabkan kamu harus memakai alas sepatu yang bergerigi agar kamu dapat berjalan dengan mantap. Gaya gesek pun dapat terjadi di udara dan di air. Keadaan inilah yang membuat motor boat atau pesawat terbang selalu dirancang runcing di bagian depannya. Hal tersebut dilakukan untuk mengurangi gaya gesek air atau udara.
2 pegas atau lebih yang dirangkai secara paralel akan memiliki nilai konstanta pegas total
Gaya Gravitasi
Bagaimana apabila tidak ada gaya gravitasi? Gravitasi menyebabkan benda bergerak ke bawah. Buah yang jatuh dari pohonnya, air yang mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah, dan bola yang dilempar ke atas akan kembali jatuh ke tanah merupakan beberapa pristiwa yang menunjukkan bahwa gravitasi menyebabkan benda bergerak ke bawah. Apa yang akan terjadi apabila tidak ada gaya gravitasi di bumi? Sebelum menjawab pertanyaan tersebut, kamu mungkin pernah melihat film atau berita mengenai astronot yang ada di bulan. Astronot tersebut dapat melayang-layang di bulan karena gaya gravitasi di bulan sangat kecil. Hal yang sama akan terjadi pada benda-benda yang ada di bumi apabila gaya gravitasi tidak ada. Kita akan melayang-layang di udara tanpa bisa menyentuh tanah.
Image:astronot.jpg
Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:
Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.
F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut
m1 adalah besar massa titik pertama
m2 adalah besar massa titik kedua
r adalah jarak antara kedua massa titik, dan
g adalah percepatan gravitasi
Dalam sistem Internasional, F diukur dalam newton (N), m1 dan m2 dalam kilograms (kg), r dalam meter (m), dsn konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.
Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung Berat. Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi. Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: W = mg. W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain.
Gaya Gesek
Gaya gesek terjadi akibat dua permukaan benda saling bergesekan. Arah gaya gesek selalu melawan kecenderungan geraknya. Arah gaya gesek melawan gaya tariknya. Besarnya gaya gesek akan selalu sama dengan gaya tariknya ketika benda belum bergerak.
Gaya gesek tersebut dinamakan dengan gaya gesek statis. Jika kamu menarik dengan gaya 10 N dan balok tepat akan bergerak, besar gaya gesek adalah 10 N dan disebut dengan gaya gesek statis maksimum. Ketika kamu menariknya dengan gaya 6 N dan balok belum bergerak, besarnya gaya gesek statis adalah 6 N (belum mencapai maksimal).
Gaya gesek tersebut dinamakan dengan gaya gesek statis. Jika kamu menarik dengan gaya 10 N dan balok tepat akan bergerak, besar gaya gesek adalah 10 N dan disebut dengan gaya gesek statis maksimum. Ketika kamu menariknya dengan gaya 6 N dan balok belum bergerak, besarnya gaya gesek statis adalah 6 N (belum mencapai maksimal).
1. Mengurangi Gaya Gesek
Besarnya gaya gesek bergantung pada kekasaran permukaan benda yang bergesekan. Semakin kasar permukaan yang bergesekan, semakin besar pula gaya gesek nya. Itulah yang menyebabkan kamu harus memakai alas sepatu yang bergerigi agar kamu dapat berjalan dengan mantap. Gaya gesek pun dapat terjadi di udara dan di air. Keadaan inilah yang membuat motor boat atau pesawat terbang selalu dirancang runcing di bagian depannya. Hal tersebut dilakukan untuk mengurangi gaya gesek air atau udara.
Sebelumnya telah disebutkan bahwa besar gaya gesek ditentukan oleh kekasaran permukaan bidang yang bersentuhan.
Pernahkah kamu berpikir mengapa sepedamu atau mobilmu menggunakan roda? Apakah manfaatnya? Perkembangan ilmu dan teknologi sedikit demi sedikit telah membantu manusia untuk mengetahui bagaimana cara mempermudah usaha. Salah satunya adalah memperkecil gaya gesek dengan menggunakan roda. Pada pekembangannya roda terbuat dari batu, lalu kayu sampai akhirnya terbuat dari ban karet pada zaman sekarang.
2. Gaya Gesek yang Menguntungkan dan Merugikan
Dalam kehidupan sehari-hari kamu tentu mengenal bahwa gaya gesek ada yang menguntungkan dan ada pula yang merugikan. Menguntungkan dan merugikannya gaya gesek bergantung pada keadaan. Misalnya, apabila kamu sedang berjalan, kamu tentu memilih permukaan yang kasar. Mengapa? Karena kamu akan kesulitan apabila berjalan di jalan yang licin. Dalam kejadian ini, gaya gesek menguntungkan bagi manusia. Mengapa ban mobil dibuat bergerigi? Tentu hal ini dibuat supaya mobil dapat bergerak dengan baik. Pada kejadian ini pun gaya gesek sangat menguntungkan.
2. Gaya Gesek yang Menguntungkan dan Merugikan
Dalam kehidupan sehari-hari kamu tentu mengenal bahwa gaya gesek ada yang menguntungkan dan ada pula yang merugikan. Menguntungkan dan merugikannya gaya gesek bergantung pada keadaan. Misalnya, apabila kamu sedang berjalan, kamu tentu memilih permukaan yang kasar. Mengapa? Karena kamu akan kesulitan apabila berjalan di jalan yang licin. Dalam kejadian ini, gaya gesek menguntungkan bagi manusia. Mengapa ban mobil dibuat bergerigi? Tentu hal ini dibuat supaya mobil dapat bergerak dengan baik. Pada kejadian ini pun gaya gesek sangat menguntungkan.
Contoh gaya gesek lain yang menguntungkan antara lain:
- Gaya gesek yang timbul ketika kita berjalan. Jika tidak ada gaya gesek maka kita tidak dapat berjalan dengan baik.
- Ban mobil dibuat bergerigi untuk menghindari selip ketika melewati jalan yang licin.
Namun, apabila jalannya terlalu kasar, ban mobil akan cepat habis sehingga hal ini merugikan secara ekonomi. Roda gigi sepedamu harus terus dipelihara dengan cara memberinya pelumas. Mengapa hal itu kamu lakukan? Pada peristiwa tersebut gaya gesek merugikan atau menguntungkan? Apabila roda gigimu penuh karat, kamu akan sulit mengayuh sepeda. Hal tersebut membuktikan gaya gesek sangat merugikan sehingga untuk memperkecil gaya gesek kamu harus memberinya pelumas.
Gaya Magnet
Kamu tentu pernah bermain dengan magnet yang dapat menarik bendabenda yang mengandung logam. Tahukah kamu dari mana magnet itu berasal? Magnet berasal dari batuan yang mengandung logam besi. Batuan logam tersebut diolah sampai akhirnya menjadi magnet. Tarikan atau dorongan yang disebabkan oleh magnet disebut gaya magnet. Apakah semua benda dapat ditarik oleh magnet? Tidak semua benda dapat ditarik oleh magnet. Hanya benda-benda yang memiliki sifat tertentu saja yang dapat ditarik oleh magnet.
Benda- benda yang dapat tertarik oleh magnet disebut benda yang bersifat magnetis sedangkan benda-benda yang tidak dapat tertarik oleh magnet disebut benda yang tidak magnetis.
Pada kegiatan sebelumnya kamu telah mengtahui benda-benda apa saja yang memiliki sifat magnetis atau dapat tertarik oleh magnet. Magnet memiliki kekuatan untuk menarik benda-benda yang memiliki sifat magnetis.
Kekuatan gaya tarik magnet tidaklah merata di seluruh bagiannya. Bagian manakah yang memiliki kekuatan gaya magnet paling besar? Pada saat batang magnet di letakkan di bawah kertas HVS yang terdapat serbuk besi maka serbuk besi akan membentuk pola-pola garis yang disebut garis gaya magnet.2) Pengaruh jarak benda magnetis terhadap kekuatan gaya magnet
Kekuatan gaya magnet selain dipengaruhi oleh garis gaya magnet juga dipengaruhi oleh jarak benda magnetis.
Kekuatan magnet terbesar terletak pada bagian ujung-ujung magnet atau kutub magnet. Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.
Kutub-kutub magnet memiliki sifat yang istimewa. Jika kamu mendekatkan kutub-kutub magnet yang senama (utara dan utara atau selatan dan selatan) maka keduanya akan tolak-menolak. Apabila kamu mendekatkan kutub-kutub magnet yang tidak senama (utara dan selatan) maka keduanya akan saling tarik menarik.
Pernahkah kamu melihat dinamo mobil mainan atau dinamo yang terdapat di sepeda? Dinamo merupakan salah satu alat yang menggunakan magnet di dalamnya. Alat lain dalam kehidupan sehari-hari yang juga menggunakan magnet di antaranya adalah pengunci kotak pensil atau tas, kompas, speaker radio, mikrofon, antena pada mobil remot kontrol, dan alarm pengaman mobil. Magnet juga digunakan pada alat-alat berat untuk mengangkut bendabenda dari besi. Magnet tersebut berasal dari aliran listrik oleh karena itu disebut elektromagnet. Jika tidak ada aliran listrik maka sifat kemagnetannya akan hilang.
