GERAK DAN GAYA

 Gaya

Perhatikan gambar di atas. Dalam kehidupan sehari-hari kita menyebut aktivitas yang dilakukan "anak tersebut adalah mendorong meja". Tapi dalam istilah fisika kita menyebutnya "anak tersebut sedang memberi gaya pada meja". Jadi gaya semacam tarikan atau inspirasi. Gaya tidak selalu membawa benda bergerak. Bisa saja anak tersebut mendorong meja sekuat tenaga tapi meja tetap tidak bergerak.

Untuk mengukur besar gaya (kekuatan) dengan menggunakan neraca pegas

neraca pegas

Biasanya, neraca seperti ini digunakan untuk menimbang berat sebuah benda. 

Sebuah gaya memiliki besar dan arah, sehingga merupakan vektor vektor.

arah gaya

Bagaimanakah hubungan yang tepat antara gaya dan gerak?

Untuk menjelaskan tentang hubungan gaya dan gerak, Isaac Newton membangun teori gerak yang terkenal. Analisa Newton tentang gerak dirangkum dalam "tiga hukum gerak" dalam karya besarnya Pincipia (diterbitkan tahun 1687).

Hukum I Newton

benda diam tetap diam

Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol.

Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diam atau gerak tetapnya pada garis lurus disebut inersia. Dengan demikian, hukum pertama sering disebut hukum inersia .

Massa

Newton menggunakan istilah massa sebagai sinonim jumlah zat. Pandangan intuitif mengenai massa benda ini tidak terlalu tepat kerena konsep jumlah zat tidak terdefinisi dengan baik. Lebih tepat lagi, dapat kita katakan bahwa massa adalah ukuran inersia suatu benda. Makin besar massa yang dimiliki suatu benda, semakin sulit mengubah keadaan geraknya. Lebih sulit menggerakkannya dari keadaan bergerak, atau bergeraknya dari keadaan, atau perubahan gerakannya keluar dari lintasannya yang lurus. sebuah truk dengan inersia yang lebih besar dari becak, lebih sulit untuk mendorongnya maju atau menahannya. Dengan demikian, truk memiliki massa yang lebih besar.

Istilah massa dan berat kerap sama, padahal sangat berbeda. Massa adalah sifat dari benda itu sendiri (yaitu ukuran inersia benda tersebut). Di pihak lain, berat adalah gaya, gaya hidup yang bekerja pada sebuah benda. Untuk melihat perbedaannya, misalkan kita membawa sebuah benda ke bulan. Benda itu hanya akan mempunyai tempat yang berat dari beratnya di bumi, karena gaya gaya di bulan lebih kecil dari bumi, tetapi massa akan tetap sama.

Hukum II Newton

semakin besar massanya semakin kecil percepatannya

Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah total yang bekerja padanya.

Dimana  adalah percepatan,  adalah massa, dan  merupakan gaya total. Sibol   (huruf Yunani “sigma”) berarti “jumlah dari”;  adalah gaya, sehingga  berarti jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut, yang kita definisikan sebagai gaya total.

Kita bisa juga menulis persamaan untuk hukum II Newton sebagai berikut:

Contoh

Perkirakan gaya total yang dibutuhkan untuk mempercepat mobil dengan massa 1000 kg sebesar 5 m/s ² .

Penyelesaian

Diketahui: m = 1000 kg

                     a = 5 m/s ²

 Ditanyakan: F?

Jawab:

        F = (1000 kg) (5 m/s ² ) = 5000 N.

 

Hukum III Newton

Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda pertama

Contoh konseptual

Apa yang memberikan gaya pada mobil? Apa yang membuat mobil bergerak maju?

Tanggapan: jawaban yang umum adalah mesin membuat mobil bergerak maju. tetapi tidak semudah itu. mesin membuat roda berputar. tetapi apa gunanya jika mobil tersebut berada di es atau lumpur? mobil itu hanya berputar. Sebuah mobil bergerak maju karena gaya gesekan yang diberikan jalan pada rodanya, dan gaya ini adalah reaksi terhadap gaya yang diberikan roda pada jalan.