Gerak Dan Daya

GERAK DAN GAYA

 A. Pengertian Gerak

        Suatu benda dapat dikatakan bergerak apabila benda tersebut mengalami perubahan posisi, benda akan cenderung untuk terus bergerak beraturan atau diam jika terhadap benda tersebut tidak diberi pengaruh gaya luar untuk memaksa mengubah keadaan benda tersebut. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum 1 Newton.

        Benda yang bergerak akibat pengaruh gaya luar ini dapat mengalami percepatan, besar percepatan yang dialami oleh benda berbanding lurus dengan besar gaya yang memengaruhi benda tersebut dalam satuan massa. Pernyataan yang ini dikenal dengan Hukum 2 Newton. Hukum 2 Newton dapat dituliskan dengan persamaan :

∑F = ma

        Dengan ∑F = gaya total yang bekerja pada benda (Newton), m = massa benda (kg), dan          

a = percepatan (m/s²). Akibatnya adanya gaya yang bekerja pada benda, benda yang mula-mula diam akan bergerak, benda yang telah bergerak akan bertambah kecepatannya atau justru memperlambat gerak benda. Diantaranya gerak lurus, gerak parabola, gerak rotasi, gerak vibrasi.

1.      Gerak Lurus

·      Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Dalam gerak ini, kecepatan benda selalu konstan. Gerak lurus beraturan adalah gerak dengan percepatan nol dan kecepatan tetap. Maka kecepatan itu sama dengan kecepatan rata-rata yang memenuhi persamaan

Jika benda ini bergerak lurus beraturan dari t₀  = 0 sampai t = t, maka = t – t₀  = t, sehingga diubah menjadi  x = v_t + x₀.

·      Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Sebuah benda dinyatakan mengalami GLBB jika terjadi perubahan kecepatan dalam selang waktu ketika bergerak. Kecepatan awal benda v₀ dan kecepatan akhir benda v, besar percepatan yang dialami benda tersebut adalah :

Dengan = v – v₀ = perubahan kecepatan (m/s), ₀ = selang waktu (s). Jika kita asumsikan waktu awal t₀ = 0 detik, maka persamaan dapat dituliskan

Sehingga dapat dituliska kecepatan akhir benda adalah v = v₀ + at

2.      Gerak Parabola

        Merupakan gerak benda yang setiap saat mengalami dua arah perpindahan, yakni arah horizontal (sumbu x) dab arah vertikal (sumbu y). Gerak parabola ini adalah gerak dua dimensi yang memiliki ciri khusus, yakni percepatan konstan pada arah vertikal dan percepatan nil pada arah horizontal, gerak parabola dapat dipandang sebagai panduan dari GLB dan GLBB yang terjadi serempak dalam dua arah yang saling tegak lurus.

·      Kecepatan Awal Dan Kecepatan Setiap Saat

Vektor kecepatan membentuk sudut sebesar 0  terhadap horizontal, kecepatan benda awal yaitu v₀  dengan demikian komponen kecepatan awal dalam arah vertikal adalah v_0y, sedangkan komponen dalam arah horizontal adalah v_ox. Secara matematis, persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

v₀ = v₀ cos 0

v_0y = v₀ sin 0

Komponen kecepatan v_x bernilai konstan karena merupakan GLB, sedangakan v_y berubah tergantung pada waktu karena merupakan GLBB.

          v_x = v_{0x =} v₀ cos 0  (konstan)

          v_{y =} v_0y – gt

          v =

·      Kondisi Benda Di Titik Tertinggi

Pada titik tertinggi, vektor kecepatan hanya pada arah sumbu x, yaitu v_x, karena kecepatan pada sumbu y adalah nol. Maka dituliskan

          v_x = v₀ cos 0  (konstan)

          v_y = 0

          v = v_x

Komponen gerak yang mengalami percepatan adalah komponen dalam vertikal, yaitu sama dengan percepatan gravitasi α = -g. Tanda minus menunjukan arah yang berlawanan dengan arah gravitasi. Dengan demikian, dari persamaan gerak lurus dapat diperoleh tinggi maksimum dan jauh jangkauan yang dicapai benda:

         y = v_0yt -  gt² = v₀ t sin 0  -  gt²

             x = v_0xt = v₀ t cos 0

dengan: v_0x = kecepatan awal dalam arah horizontal (m/s)

               v_0y = kecepatan awal dalam arah vertikal (m/s)

                v_x  = kecepatan benda dalam arah horizontal (m/s)

                v_y = kecepatan benda dalam arah vertikal (m/s)

                 x = posisi benda dalam arah horizontal (m)

                 y = posisi benda dalam arah vertika

                0  = sudut gerak benda dengan horizontal

       B.  Pengertian Gaya

      Gaya adalah dorongan atau tarikan yang diberikan pada suatu benda. Untuk melakukan suatu gaya, diperlukan tenaga. Gaya dan tenaga mempunyai arti yang tidaksama, namun keduanya saling berhubungan. Gaya tidak dapat dilihat, tetapi pengaruhnya dapat dirasakan. Tarikan dan dorongan yang dilakukan memerlukan tenaga. Gaya ada yang kuat dan ada pula yang lemah. Makin besar gaya dilakukan, makin besar pula tenaga yang diperlukan. Besar gaya dapat diukur dengan alat yang disebut dinamometer. Satuan gaya dinyatakan dalam Newton (N). Gaya dapat memengaruhi gerak dan bentuk benda.

Sifat-sifat Gaya:

-       Gaya dapat mengubah bentuk benda

-       Gaya dapat mengubah arah gerak benda

-       Gaya dapat menyebabkan benda bergerak

1.      Gaya Berat

      Berat sebenarya merupakan suatu besaran turunan yang sering digunakan dalam mekanika, disimbolkan dengan w (dari kata “weight” yang berarti “berat”) dan dinyatakan dengan satuan newton (karena berat merupakan gaya). Persamaan berat dirumuskan:

w = mg

dengan g = percepatan gravitasi bumi = 9,8 m/s². Nilai percepatan gravitasi seringkali dibulatkan menjadi 10 m/s² untuk memudahkan perhitungan.

2.      Gaya Normal

     Berdasarkan Hukum 3 Newton, muncul gaya reaksi yang berlawanan arah dengan gaya berat yang bekerja pada bidang. Itulah yang kita sebut sebagai gaya normal. Dengan demikian, gaya normal sebenarnya merupakan konsekuensi dari Hukum 3 Newton. Arah gaya normal selalu tegak lurus bidang sentuh.