Pengertian Gaya Lengkap dan Contoh Soal Gaya IPA

A. PENGERTIAN GAYA

Gaya adalah suatu dorongan atau tarikan yang dapat mengakibatkan perubahan gerak benda atau bentuk benda.
Berdasarkan sifatnya, gaya dibedakan menjadi 2, yaitu :

1. Gaya sentuh adalah gaya yang disebabkan adanya sentuhan.

Contoh : gaya gesek, gaya otot, gaya mesin, gaya pegas.

2. Gaya tak sentuh adalah gaya yang terjadi tanpa adanya sentuhan dengan benda.

Contoh : gaya magnet, gaya listrik, dan gaya gravitasi.

Macam-macam gaya berdasarkan penyebabnya adalah :

1. Gaya listrik, yaitu gaya yang timbul karena muatan listrik.

2. Gaya pegas, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh pegas.

3. Gaya mesin, yaitu gaya yang ditimbukan oleh mesin.

4. Gaya magnet, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh magnet.

5. Gaya gravitasi, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh gaya tarik bumi.

6. Gaya otot, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh otot.

7. Gaya gesek, yaitu gaya yang timbul akibat dari gesekan dua permukaan benda bersentuhan.

Perubahan-perubahan yang terjadi karena pengaruh gaya, antara lain :

1. Benda diam menjadi bergerak.

2. Benda bergerak menjadi diam.

3. Bentuk dan ukuran benda berubah.

4. Arah gerak benda berubah.

5. Kecepatan benda berubah.

A. BESARAN DAN SATUAN GAYA

Gaya merupakan besaran vektor karena mempunyai arah dan nilai.
Gaya merupakan besaran turunan, karena satuan gaya diturunkan dari satuan besaran pokok, yaitu besaran pokok panjang, massa, dan waktu.
Satuan gaya dalam satuan SI adalah Newton (N).
1 Newton adalah gaya yang memberikan percepatan 1 m/s² kepada benda yang massanya 1 kg.
Satuan gaya dalam cgs adalah dyne (1 N = 10⁵ dyne)
Besar gaya diukur dengan neraca pegas atau dinamometer.

B. MELUKIS GAYA

Gaya diberi simbol F dan digambarkan dalam bentuk anak panah dengan ketentuan arah panah menunjukkan arah gaya, panjang anak panah menunjukkan besar gaya, dan titik pangkalnya disebut dengan titik tangkap gaya.

A. PERPADUAN GAYA (RESULTAN GAYA)

Dua buah gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda dalam satu garis kerja dapat diganti dengan sebuah resultan gaya, diberi lambang R. Besar resultan gaya bergantung dari arah masing-masing gaya yang bekeja.

Perpaduan gaya ada 2, yaitu :

1. Dua buah gaya segaris dan searah.

Dua buah gaya atau lebih yang segaris dan searah dapat diganti dengan sebuah gaya lain yang besarnya sama dengan jumlah gaya-gaya tersebut.

Contoh :

Dua buah gaya masing-masing F₁ = 50 N dan F₂ = 40 N bekerja pada suatu benda dengan arah ke kanan. Hitung resultan kedua benda tersebut dan tentuknlah pula arahnya!

Diketahui : F₁ = 50 N ke kanan

F₂ = 40 N ke kanan

Ditanya : R = ... ?

Jawab : R = F₁ + F₂

= 50 N + 40 N

= 90 N ke kanan

2. Dua buah gaya yang segaris dan berlawanan arah.

Dua buah gaya yang segaris dan berlawanan arah, dapat diganti dengan sebuah gaya lain yang besarnya sama dengan selisih gaya-gaya tersebut dan arahnya sama dengan arah gaya yang lebih besar. Rumus:

Contoh :

Dua buah gaya masing-masing F₁ 75 N ke kiri dan F₂ 60 N ke kanan. Hitung resultan kedua gaya benda tersebut dan tentukanlah pula arahnya!

Diketahui : F₁ = 75 N ke kiri

: F₂ = 60 N ke kanan

Ditanya : R = ...?

Jawab : R = F₁ – F₂

= 75 N – 60 N

= 15 N ke kiri

A. GAYA GESEKAN

Pernahkan kamu mengamati permukaan ban mobil? Ban mobil memiliki permukaan yang kasar dan beralur. Jika mobil dipakai terus menerus, lama kelamaan ban mobil akan menjadi aus dan gundul. Mengapa permukaan ban mobil tersebut menjadin aus dan gundul? Bagian ban mobil selalu berhadapan dengan permukaan jalan yang kasar. Permukaan jalan kasar inilah yang terus menerus mengikis ban mobil hingga akhirnya menjadi aus dan gundul. Nah, gesekan antara permukaan jalan dan ban mobil dinamakan gaya gesek. Gaya gesekan selalu memiliki arah yang berlawanan dengan arah gerak benda.

Jadi, gaya gesek adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua buah benda yang bergesekan dan arahnya berlawanan dengan arah gerak benda.

• Ciri-ciri gaya gesekan :

1. Antara dua buah benda yang bersentuhan terjadi gaya gesek.

2. Sebuah benda akan bergerak jika gaya yang bekerja pada benda lebih besar dari gaya geseknya.

3. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan arah gerak benda.

4. Besarnya gaya gesek antara dua buah benda ditentukan oleh kekasaran permukaan-permukaan benda yang bersentuhan.

• Gaya gesekan dibedakan menajdi dua, yaitu :

1. Gaya gesekan statis, yaitu gaya gesekan yang terjadi pada dua buah benda dalam keadaan diam atau tidak bergerak.

2. Gaya gesekan kinetis, yaitu gaya gesekan yang terjadi pada benda yang bergerak.

• Besarnya gaya gesekan dipengaruhi oleh:

1. Kekasaran permukaan benda.

2. Luas permukaan bidang.

3. Gaya tekan pada bidang.

• Gaya gesekan ada yang menguntungkan, tetapi ada pula yang merugikan.

Gaya gesekan yang menguntungkan antara lain :

1. Gaya gesekan antara ban mobil dengan aspal jalan sehingga mobil dapat berjalan.

2. Gesekan pada rem untuk memperlambat jalannya kendaraan.

3. Gesekan anatara telapak kaki dengan permukaan jalan sehingga kita dapat berjalan.

4. Gesekan antara ampril dengan kayu sehingga permukaan kayu jadi halus.

5. Gesekan antara gerinda dengan pisau sehingga mata pisau menjadi tajam.

6. Gesekan antara sepatu pemain sepak bola dengan lapangan rumput yang menyebabkan ia tidak jatuh. Pada bagian bawah sepatu pemain sepak bola terdapat paku-paku agar ia tidak tergelincir saat berlari mengejar bola.

7. Gesekan antara penerjun payung dengan udara. Udara melakukan gaya gesekan ke atas pada penerjun payung dan parasutnya sehingga penerjun payung dapat mengatur kecepatannya, sehingga penerjun payung dapat selamat mencapai tanah.

Gaya gesekan yang merugikan antara lain :

1. Gesekan antara komponen-komponen mesin sehingga komponen mesin cepat aus.

2. Gesekan ban dengan aspal sehingga ban menjadi aus.

3. Gesekan pada rem sehingga jalannya kendaraan terhambat.

4. Gesekan mobil dengan udara sehingga gerakan mobil terhambat.

5. Gesekan antara mobil dengan kopling menimbulkan panas yang berlebihan sehingga mesin cepat menjadi rusak.

• Untuk mengurangi gaya gesekan dilakukan antara lain dengan cara :

1. Memisahkan dua permukaan dengan udara.

2. Memperlicin permukaan benda dengan pelumas.

B. BERAT DAN MASSA

Dalam kehidupan sehari-hari, istilah berat kadang-kadang disalah artikan, seperti "ayah membeli beras seberat 50 kg" atau “berapa berat badanmu ?" Istilah berat pada contoh di atas tidaklah tepat karena kata berat yang dimaksud sebenarnya adalah massa benda. Nah, tahukah kamu apa perbedaan massa dan berat?

• Massa adalah ukuran banyaknya materi yang terkandung dala suatu benda. Diukur dengan neraca, satuannya dalam SI adalah Kg. Massa tidak memiliki arah, oleh karena itu termasuk besaran skalar.
• Berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Berat merupakan besaran yang mempunyai arah. Arah berat selalu tegak lurus terhadap permukaan bumi. Berat merupakan salah satu bentuk gaya. Berat diukur dengan neraca pegas atau dinamometer. Satuan berat dalam SI dinyatakan dalam Newton (N).
• Perbandingan antara berat dan massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi, dirumuskan:

• Perbedaan berat benda dan massa benda :

No	Berat	Massa
1. 2. 3. 4.	Besarnya tergantung pada tempatnya Alat ukurnya neraca pegas Satuannya dalam SI Newton Besaran vektor dan besaran turunan	Di mana-mana selalu tetap Alat ukurnya neraca ohaus (timbangan) Satuannya dalam SI kilogram Besaran scalar dan besaran pokok

Contoh soal :

Sebuah benda massanya 5 kg. Berapakah beratnya jika benda ini ditimbang di tempat yang percepatan gravirasinya 9,8 m/s² ?

Diketahui : m = 5 kg

g = 9,8 m/s²

Ditanya : w = ...?

Jawab : w = m . g

= 5 kg . 9,8 m/s²

= 49 kg.m/s²

= 49 N

• Besarnya percepatan gravitasi di permukaan bumi tidak tepat sama. Misalnya percepatan gravitasi di daerah katulistiwa dan daerah kutub tidaklah sama. Hal ini dikarenakan jari-jari bumi di daerah kutub lebih kecil dari pada jari-jari bumi di daerah katulistiwa. Percepatan gravitasi bumi di daerah kutub lebih besar dari pada percepatan gravitasi bumi di daerah katulistiwa.

Contoh soal :

Massa sebuah batu di bumi 20 kg. Jika percepatan gravitasi bumi 9,8 N/kg dan percepatan gravitasi bulan seperenam percepatan gravitasi bumi. Berkurang berapakah berat batu ketika dibawa ke bulan?

Diketahui : m _di
bumi = m _{di bulan} = 20 kg

g_bumi = 9,8 N/kg

g_bulan = 1/6 g_bumi = 1/6 x 9,8 N/kg = 1,6 N/kg

Ditanya : pengurangan berat batu?

Jawab : Berat batu di bulan

w_bulan = m_bulan x g_bulan

= 20 kg x 1,6 N/kg

= 32 N

Berat batu di bumi

w _bumi = m_bumi x g_bumi

= 20 kg x 9,8 N/kg

= 196 N