GAYA
Gaya adalah tarikan atau dorongan yang diberikan kepada suatu benda.
* Macam-macam gaya :
a. Gaya Normal
Ketika
balok jatuh telah sampai kelantai gaya gravitasi tetap bekerja walaupun
benda sudah berhenti. Sesuai Hukum III Newton , gaya aksi (Gaya Berat)
yang dikerjakan benda pada lantai akan menimbulkan gaya reaksi dari
lantai pada benda gaya ini di sebut Gaya Normal.
Arah gaya normal selalu tegak lurus dengan permukaan sentuh.
Arah gaya normal selalu tegak lurus dengan permukaan sentuh.
Ada beberapa gaya normal pada benda berdasarkan posisi benda:
b. Gaya Gesekan
Gaya
gesekan adalah gaya yang ditimbulkan ketika dua permukaan benda saling
bersentuhan. Arah Gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah gerak
benda. Ada dua jenis gaya gesekan, yakni :
• Gaya gesekan statis
Gaya
gesekan statis adalah gaya gesekan yang menyebabkan benda tidak dapat
bergerak (statis ). Nilai gaya gesekan statis maksimum pada benda
artinya jika kita ingin mendorong benda sampai dapat bergerak besarnya
gaya yang dikerjakan harus lebih besar daripada gaya gesek statis
maksimum.
Besarnya gaya ini:
Besarnya gaya ini:
dimana
µs = koefisien gesek statis
N = Besarnya gaya normal pada benda
µs = koefisien gesek statis
N = Besarnya gaya normal pada benda
Mengapa anak tersebut tidak mampu membuat lemari brankas bergerak..?
Hal itu terjadi karena gaya yang di berikan anak itu masih lebih kecil dari pada gaya gesek statis maksimum lemari brankas.
Apa yang terjadi bila anak itu mendorong dengan di bantu kakaknya yang lebih dewasa?
Ternyata brankas itu dapat bergerak walaupun lajunya lambat.
Kelajuan lambat ini di karenakan gaya gesek statis yang bekerja pada lemari brankas.
• Gaya gesekan kinetis
Gaya
gesek kinetis adalah gaya gesek yang terjadi saat benda bergerak.gaya
gesek kinetis menghambat laju benda, arah gaya gesek kinetic berlawanan
dengan arah gerak benda. Besarnya gaya gesek kinetis adalah:
Dimana:
µk = koefisien gesek kinetic
N = Gaya normal benda, Newton
µk = koefisien gesek kinetic
N = Gaya normal benda, Newton
c. Gaya Sentripetal
Gaya
Sentripetal adalah gaya yang di miliki benda saat benda bergerak dalam
lintasan berbentuk lingkaran, dengan gaya sentripetal benda dapat
bertahan pada lintasannya.
Perhatikan gerak benda di bawah ini!
Gaya sentripetal pada tali menyebabkan benda tetap dalam lintasan melingkar.
d. Gaya Gravitasi
Gaya Gravitasi
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.
Sebagai contoh, Bumi
yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang
sangat besar untuk menarik benda-benda disekitarnya, termasuk makhluk
hidup, dan benda benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik
benda-benda yang ada diluar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa laiinnya, termasuk satelite buatan manusia.
Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom.
Hukum Gravitasi Universal Newton
Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:
- Setiap massa titik menarik semua 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
- G adalah konstanta gravitasi
- m1 adalah besar massa titik pertama
- m2 adalah besar massa titik kedua
- r adalah jarak antara kedua massa titik
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.
Hukum Newton tentang Gaya
Hukum I Newton (Hukum Kelembaman)
Jika
resultan gaya yang berkerja pada benda sama dengan nol maka benda yang
sedang diam akan tetap diam dan benda bergerak lurus beraturan akan
tetap bergerak lurus beraturan
Hukum II Newton
Percepatan
suatu benda berbanding lurus dengan gaya yang berkerja pada benda
tersebut dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut.
dari gerak balok dapat kita ketahui percepatan system di pengaruhi massa balok.
Contoh soal:
Berapakah gaya yang di butuhkan untuk mempercepat gerak sebuah motor yang bermassa 500 kg pada percepatan 6 m/s2?
Jawab :
F = m.a = 500 . 6 = 3000 N
Jawab :
F = m.a = 500 . 6 = 3000 N
Hukum III Newton (Hukum aksi dan reaksi)
Bila
benda A mengerjakan gaya pada benda B maka benda B akan mengerjakan
gaya pada benda A sama besar dengan arah yang berlawanan.
Introduksi Tiga Hukum Kepler
Secara Umum
Hukum
hukum ini menjabarkan gerakan dua badan yang mengorbit satu sama
lainnya. Masa dari kedua badan ini bisa hampir sama, sebagai contoh Charon—Pluto (~1:10), proporsi yang kecil, sebagain contol. Bulan—Bumi(~1:100), atau perbandingan proporsi yang besar, sebagai contoh Merkurius—Matahari (~1:10,000,000).
Dalam
semua contoh diatas kedua badan mengorbit mengelilingi satu pusat masa,
barycenter, tidak satupun berdiri secara sepenuhnya di atas fokus
elips. Namun kedua orbit itu adalah elips dengan satu titik fokus di
barycenter. Jika ratio masanya besar, sebagai contoh planet mengelilingi
matahari, barycenternya terletak jauh di tengah obyek yang besar, dekat
di titik masanya. Di dalam contoh ini, perlu digunakan instrumen
presisi canggih untuk mendeteksi pemisahan barycenter dari titik masa
benda yang lebih besar. Jadi, hukum Kepler pertama secara akurat
menjabarkan orbit sebuah planet mengelilingi matahari.
Karena
Kepler menulis hukumnya untuk aplikasi orbit planet dan matahari, dan
tidak mengenal generalitas hukumnya, artikel wikini ini hanya akan
mendiskusikan hukum diatas sehubingan dengan matahari dan
planet-planetnya.
Hukum Pertama
- "Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, matahari berada di salah satu fokusnya."
Pada
zaman Kepler, klaim diatas adalah radikal. Kepercayaan yang berlaku
(terutama yang berbasis teori epicycle) adalah bahwa orbit harus
didasari lingkaran sempurna. Pengamatan ini sangat penting pada saat itu
karena mendukung pandangan alam semesta menurut Kopernikus. Ini tidak
berarti ia kehilangan relevansi dalam konteks yang lebih modern.
Meski
secara teknis elips yang tidak sama dengan lingkaran, tetapi sebagian
besar planet planet mengikuti orbit yang bereksentrisitas rendah, jadi
secara kasar bisa dibilang mengaproximasi lingkaran. Jadi, kalau ditilik
dari observasi jalan edaran planet, tidak jelas kalau orbit sebuah
planet adalah elips. Namun, dari bukti perhitungan Kepler, orbit orbit
itu adalah elips, yang juga memeperbolehkan benda-benda angkasa yang
jauh dari matahari untuk memiliki orbit elips. Benda-benda angkasa ini
tentunya sudah banyak dicatat oleh ahli astronomi, seperti komet dan
asteroid. Sebagai contoh Pluto, yang diobservasi pada akhir tahun 1930,
terutama terlambat diketemukan karena bentuk orbitnya yang sangat elipse
dan kecil ukurannya.
Hukum Kedua
- "Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama."
Secara matematis:
dimana adalah "areal velocity".
Hukum Ketiga
Planet
yang terletak jauh dari matahari memiliki perioda orbit yang lebih
panjang dari planet yang dekat letaknya. Hukum Kepelr ketiga menjabarkan
hal tersebut secara kuantitativ.
- "Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari."
Secara matematis:
dimana P adalah period orbit planet dan a adalah axis semimajor orbitnya.
Konstant proporsionalitasnya adalah semua sama untuk planet yang mengedar matahari.
Bila suatu benda dikenai sebuah gaya dan kemudian gaya tersebut dihilangkan, maka benda akan kembali ke bentuk semula, berarti benda itu adalah benda elastis. Namun pada umumnya benda bila dikenai gaya tidak dapat kembali ke bentuk semula walaupun gaya yang bekerja sudah hilang. Benda seperti ini disebut benda plastis. Contoh benda elastis adalah karet ataupun pegas. Bila pegas ditarik melebihi batasn tertentu maka benda itu tidak akan elastis lagi. Lalu bagaimanakah hubungan pertambahan panjang dengan gaya tarik?
Karena besarnya gaya pemulih sebanding besarnya pertambahan panjang, maka dapat dirumuskan bahwa:
dengan,
k = konstanta pegas
Fp = Gaya Pemulih (N)
x = Perpanjangan Pegas (m)
Persamaan inilah yang disebut dengan Hukum Hooke. Tanda negatif (-) dalam persamaan menunjukkan berarti gaya pemulih berlawanan arah dengan arah perpanjangan.
3. Elastisitas dan Hukum Hooke
Bila suatu benda dikenai sebuah gaya dan kemudian gaya tersebut dihilangkan, maka benda akan kembali ke bentuk semula, berarti benda itu adalah benda elastis. Namun pada umumnya benda bila dikenai gaya tidak dapat kembali ke bentuk semula walaupun gaya yang bekerja sudah hilang. Benda seperti ini disebut benda plastis. Contoh benda elastis adalah karet ataupun pegas. Bila pegas ditarik melebihi batasn tertentu maka benda itu tidak akan elastis lagi. Lalu bagaimanakah hubungan pertambahan panjang dengan gaya tarik?
- Karena besarnya gaya pemulih sebanding besarnya pertambahan panjang, maka dapat dirumuskan bahwa:
dengan,
k = konstanta pegas
Fp = Gaya Pemulih (N)
x = Perpanjangan Pegas (m) - Modulus Elastisitas Yang dimaksud dengan Mosdulus Elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Modulus ini dapat disebut dengan sebutan Modulus Young.
- Tegangan (Stress)
Tegangan adalah gaya per satuan luas penampang. Satuan tegangan adalah N/m2 Secara matematis dapat dituliskan: - Regangan (Strain)
Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang suatu batang terhadap panjang awal mulanya bila batang itu diberi gaya. Secara matematis dapat dituliskan:
Dari kedua persamaan di atas dan pengertian modulus elastisitas, kita dapat mencari persamaan untuk menghitung besarnya modulus elastisitas, yang tidak lain adalah: - Tegangan (Stress)
- Gerak Benda di Bawah Pengaruh Gaya Pegas Bila suatu benda yang digantungkan pada pegas ditarik sejauh x meter dan kemudian dilepas, maka benda akan bergetar. Percepatan getarnya itu dapat dihitung dengan persamaan:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar