GAYA DAN GERAK Kelas 8 SMP IPA

 

A.      GERAK LURUS

Dalam fisika, gerak suatu benda selalu dikaitkan dengan suatu titik acuan. Suatu benda dikatakan bergerak terhadap suatu titik acuan jika kedudukan benda tersebut terhadap titik acuan berubah. Jadi secara fisika gerak suatu benda selalu bersifat relative. Sebagai contoh, bayangkan kamu berada di dalam mobil yang melintasi halte.

-          Apakah halte bergerak terhadap kamu?

-          Apakah kamu dapat dikatakan bergerak oleh orang yang ada di halte tersebut?

Jadi gerak suatu benda selalu bersifat relative. Bergerak atau tidaknya suatu benda ditentukan oelh keadaan si pengamat terhadap benda itu.

1.       Jenis Gerak

a.       Gerak menurut keadaan benda

-          Gerak nyata adalah gerak suatu benda yang diakibatkan oleh berubahan jarak atau posisi benda terhadap titik acuan. Contoh benda yang kita lempar ke depan.

-          Gerak semu adalah Gerakan suatu benda yang sebenarnya diam, tetapi oleh pengamat teramati bahwa benda tersetbut seolah-olah bergerak. Contoh pada saat kita duduk di dalam bus yang sedang melaju, pohon-pohon di tepi jalan seperti bergerak mendekati dan mejauhi kita; contoh lain adalah gerak matahari yang terlihat oleh kita terbit dari timur dan terbenam di barat, padahal sebenarnya yang bergerak adalah bumi berputar pada porosnya (rotasi).

b.       Gerak menurut lintasan

-          Gerak lurus adalah gerak yang lintasannya membentuk garis lurus. Contoh benda yang bergerak lurus adalah benda yang bergerak jatuh bebas.

-          Gerak melingkar adalah gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran. Contohnya adalah ujung jarum jam yang melingkari pusat putarannya, planet-planet mengelilingi matahari.

-          Gerak parabola adalah gerak benda dengan lintasan berbentuk parabola (melengkung ke atas). Contoh gerak parabola adalah bola yang ditendang melambung ke atas.

2.       Gerak Lurus

a.       Besaran dalam gerak lurus

-          Jarak dan Perpindahan

Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh benda yang bergerak, sedangkan perpindahan adalah panjang garis lurus posisi awal ke posisi akhirnya.

-          Kelajuan dan Kecepatan

Kelajuan adalah besarnya jarak yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak selama selang waktu tertentu, sedangkan kecepatan adalah perpindahan yang dilakukan benda dalam waktu tertentu.

Kelajuan	Kecepatan
v = s/t v = kelajuan (m/s) s = jarak (m) t = waktu (s)	v = ∆s/∆t  v = kecepatan (m/s) ∆s = perpindahan (m) ∆t = selang waktu (s)

-        Percepatan

Percepatan adalah perubahan kecepatan benda yang terjadi selama waktu tertentu. Dalam kaitannya dengan kehidupan sehari-hari, jika sebuah benda mengalami pertambahan kecepatan itu berarti benda tersebut mengalami gerak dipercepat, sedangkan benda yang kecepatannya berkurang, itu berarti mengalami gerak diperlambat.

a =  ∆v/∆t

a = percepatan/perlambatan (m/s²)

∆v = perubahan kecepatan (m/s)

∆t = selang waktu (s)

 b.       Jenis Gerak Lurus

1)      Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dan dengan kecepatan konstan/tetap.

Contoh GLB:

-          Mobil bergerak di jalan lurus dengan kecepatan tetap

-          Benda bergerak pada bidang datar licin

2)      Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Adalah gerak benda dengan lintasan lurus dan kelajuan/kecepatan selalu berubah secara teratur. Artinya benda mengalami percepatan/perlambatan tetap.

Persamaan yang digunakan dalam GLBB:

v = v_o + a.t

v² = v_o² + 2.a.s

s = v_o.t + ½ .a.t²

Contoh GLBB dipercepat:

-          Kelereng yang meluncur di papan yang dipasang miring

-          Sepeda yang menuruni jalan menurun tanpa dikayuh

Contoh GLBB diperlambat:

-          Kelereng yang dilempar ke atas

-          Sepeda yang dikendarai di jalan menanjak

 

B.      GAYA DAN HUKUM NEWTON

1.       Pengertian Gaya

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang diberikan pada suatu benda sehingga benda dapat mengalami:

-          Perubahan gerak dari awalnya diam menjadi bergerak, atau pun sebaliknya dan atau kecepatan benda yang awalnya rendah semakin bertambah;

-          Perubahan arah gerak; dan

-          Perubahan bentuk

Sebagai contoh dalam kehidupan sehari-hari, mungkin kamu pernah mengendarai sepeda di jalan yang menurun. Pada saat itu, sepeda yang kamu kendarai akan melaju semakin cepat meskipun tanpa dikayuh. Tahukah kamu mengapa bisa terjadi hal demikian? Gerak sepeda mengalami percepatan oleh gaya tarik  (gravitasi) Bumi. Gaya gravitasi Bumi merupakan salah satu contoh gaya.

Berdasarkan penyebabnya, gaya dapat dibedakan menjadi gaya sentuh dan gaya tak sentuh.

a.       Gaya sentuh

-          Gaya otot adalah gaya yang dilakukan oleh otot-otot tubuh kita. Misalnya Ketika kita menendang bola, kita mengerahkan gaya otot kaki kita.

-          Gaya pegas adalah gaya yang dihasilkan oleh kerja benda elastis. Contoh gaya pegas terdapat pada ketapel dan busur panah.

-          Gaya gesekan adalah gaya yang terjadi antara dua permukaan kasar yang saling bersentuhan. Gaya gesekan arahnya selalu berlawanan dengan gerak benda.

b.       Gaya tak sentuh

-          Gaya magnet adalah gaya yang diakibatkan oleh magnet. Misalnya jarum Kompas yang selalu menunjuk kearah utara dan selatan.

-          Gaya gravitasi adalah gaya yang diakibatkan oleh gaya tarik Bumi terhadap segala benda di permukaan Bumi. Adanya gaya gravitasi menyebabkan kita tetap dapat berdiri di permukaan Bumi dan tidak melayang-layang di udara.

-          Gaya listrik adalah gaya yang dihasilkan oleh muatan-muatan listrik.  Misalnya sebuah sisir plastik yang digosok dengan rambut kering sehingga dapat menarik potongan kertas-kertas kecil.

2.       Satuan Gaya

Gaya merupakan besaran yang memiliki nilai dan arah. Oleh karena itu, gaya termasuk besaran vektor. Untuk menyatakan besar gaya yang bekerja,

-          Satuan gaya dalam SI (sistem Internasional) adalah Newton = kg.m/s²

-          Satuan gaya dalam cgs (cm, gram dan sekon) adalah dyne = g.cm/s²

1 N = 100.000 dyne

Adapun alat ukur yang digunakan untuk mengukur besar gaya adalah neraca pegas atau dynamometer.

3.       Resultan Gaya

Oleh karena gaya merupakan besaran vektor, maka dalam penggambaran gaya yang bekerja pada benda dapat digambarkan dengan anak panah. Dan dalam penjumlahan gaya-gaya yang bekerja pada benda pun menggunakan aturan vector.

-          Gaya yang segaris dan searah

Resultan gaya yang bekerja pada benda:

R = F1 + F2

-          Gaya yang segaris dan berlawanan arah

Resultan gaya yang bekerj apada benda:

R = |F1 – F2|

Contoh:

Dua buah gaya F1 = 3 N ke kanan dan F2 = 5 N ke kiri bekerja pada sebuah benda, tentukan resultan yang diterima benda!

Jawab:

Diketahui:

F1 = 3 N

F2 = 5 N

Ditanya: R ?

Penyelesaian:

Karena kedua gaya saling berlawanan arah, maka

R = F2 – F1

R = 5 – 3 = 2 N ke kiri.

 

4.       Hukum Newton

a.       Hukum 1 Newton

Pengalaman sehari-hari menunjukkan bahwa benda yang bergerak cenderung untuk berhenti jika tidak didorong terus menerus. Salah satu penyebabnya adalah karena adanya gaya gesekan. Gaya gesekan antara benda dengan lantai dapat diperkecil dengan memberikan oli atau pelumas. Setelah memberi oli, kamu dapat menggerakan benda dengan mudah atau hanya dengan sedikit gaya. Bagaimana jika factor yang menghentikan benda dihilangkan? Tentu saja benda akan terus bergerak.

Jika pada benda diam bekerja 2 buah gaya yang segaris, sama besar dan berlawanan arah sehingga terjadi keseimbangan, bend aitu akan tetap diam. Artinya benda akan tetap diam walaupun ada beberapa gaya yang bekerja, asalkan resultan gaya totoal yang bekerja pada benda sama dengan nol.

Demikian juga pada benda yang sedang bergerak dengan kecepatan tetap, jika ada dua atau lebih gaya yang seimbang (resultan gaya sama dengan nol) bekerja pada benda akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

Kejadian tersebut dijelaskan oleh seorang ilmuan inggris (Sir Isaac Newton):

“Apabila resultan gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan dengan kecepatan tetap.”

Pernyataan tersebut dikenal sebagai hukum Newton 1 atau hukum inersia. Beberapa contoh dalam kehidupan sehari-hari tentang hukum Newton 1 adalah sebagai berikut.

-          Ketika kita berada di dalam mobil yang diam kita akan tersentak ke belakang Ketika sopir menginjak pedal gas secara tiba-tiba untuk mempertahankan keadaan kita yang awalnya diam untuk tetap diam

-          Sebaliknya jika pada keadaan yang awalnya mobil tersebut sedang bergerak, sopir menginjak rem secara tiba-tiba, maka tubuh kita akan tersentak ke depan

-          Mobil yang sedang berjalan dijalan mendatar mengalami gaya dorong mesin dan gaya tahan (gesekan) oleh angin akan bergerak dengan kecepatan tetap asalkan gaya yang bekerja seimbang

b.       Hukum Newton 2

Jika suatu gaya yang bekerja pada benda searah dengan gerak benda, maka benda akan mengalami pertambahan kecepatan (dipercepat). Sebaliknya jika gaya yang bekerja pada benda berlawanan dengan arah gerak benda, maka benda akan mengalami pengurangan kecepatan (diperlambat).

Sebagai contoh kita bisa bayangkan buah kelapa yang jatuh dari tangkainya, Gerakannya akan dipercepat karena tarikan gaya gravitasi. Oleh Newton dinyatakan sebagai berikut.

“Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda.”

F = m.a;                          a = F/m

F  =  gaya (Newton)

m = massa (kg)

a = percepatan (m/s²)

Pernyataan teresebut disebut sebagai hukum Newton 2.

Contoh:

Sebuah benda bermassa 200 g, diberikan gaya 10 N. Tentukan percepatan yang dialami benda tersebut.

Jawab:

Diketahui:

m = 200 g = 0,2 kg

F = 10 N

Ditanya: percepatan (a) ?

Penyelesaian:

a = F/m

a = 10/0,2 = 50 m/s²

 c.       Hukum Newton 3

Pada saat kamu memukul sisi meja dengan tanganmu, tanganmu tentu akan terasa sakit. Kamu memukul sisi meja berarti kamu memberikan gaya aksi kepada sisi meja. Tanganmu terasa sakit karena sisi meja memberikan gaya reaksi pada tanganmu. Adanya gaya aksi-reaksi ini adalah inti dari hukum Newton 3.

“Ketika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga memberikan gaya yang sama besar, tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama.”

Contoh dalam kehidupan sehari-hari:

-          Ketika berenang, tangan dan kaki kita mendorong air ke belakang sehingga kita bisa terdorong ke depan

-          Ketika roket lepas landas, roket akan menyemburkan gas ke landasan sehingga mengalami gaya dorong ke atas lebih besar

-          Ketika kita lompat ke atas, kaki kita memberikan gaya tekanan ke lantai, akibatnya kaki kita akan mendapatkan gaya tolakan ke atas.

 

Latihan Soal.

1.       Benda A dinyatakan bergerak terhadap titik B. berikut ini yang tidak tepat mengenai hal tersebut adalah…

a.       Jarak antar keduanya tetap, walaupun posisinya berubah

b.       Jarak antar keduanya berubah, walaupun posisinya tetap diarah yang sama

c.       Jarak dan posisiantara keduanya berubah

d.       Jarak dan posisi antara keduanya tetap

2.       Contoh gerak parabola adalah…

a.       Benda yang dilempar dengan sudut tertentu

b.       Benda yang delempar ke atas

c.       Benda yang turun pada bidang miring

d.       Gerak benda jatuh bebas

3.       Satuan kelajuan dalam SI adalah…

a.       Km/jam

b.       m/s

c.       m.s

d.       m/s²

4.       Gerak benda selalu bersifat relative. Hal ini berarti bahwa bergerak atau tidaknya suatu benda ditentukan oleh…

a.       Keadaan si pengamat terhadap benda

b.       Jarak si pengamat terhadap benda

c.       Gerakan si pengamat

d.       Gerakan benda

5.       Sebuah mobil bergerak sejauh 3 km dalam waktu 5 menit. Kecepatan mobil tersebut adalah…m/s

a.       0,6

b.       1,67

c.       5

d.       10

6.       Gaya yang bekerja pada sebuah benda tidak dapat mengakibatkan perubahan…

a.       Bentuk

b.       Kecepatan

c.       Arah gerak

d.       Massa

7.       Dua buah gaya yang diberikan pada suatu benda akan mengakibatkan bend aitu diam atau bergerak dengan kecepatan tetap jika kedua gay aitu…

a.       Sama besar dan berlawanan arah

b.       Saling tegak lurus

c.       Sama besar dan searah

d.       Arah berlawan, walaupun tidak sama besar

8.       Dua buah gaya F1 = 10 N ke kanan dan F2 = 15 N ke kiri bekerja pada sebuah benda, resultan yang diterima benda sebesar…

a.       5 N

b.       10 N

c.       15 N

d.       25 N

9.       Sebuah benda bermassa 2 kg, diberikan gaya 5 N. Percepatan yang dialami benda tersebut adalah… m/s²

a.       1

b.       2

c.       2,5

d.       3

10.   Sifat inersia (dalam Hukum Newton 1) benda dapat diartikan…

a.       Benda selalu berubah keadaannya

b.       Benda cenderung akan bergerak

c.       Jika benda jatuh, arahnya selalu menuju ke pusat bumi

d.       Benda cenderung mempertahankan keadaannya yang diam atau bergerak