GAYA DAN GERAK

Oleh : Siska Enjelin Hulu

Pengertian gaya dan gerak

• Gaya adalah suatu kekuatan yang mengakibatkan benda yang dikenainya dapat mengalami perubahan kedudukan atau perubahan bentuk. Gaya dapat berupa tarikan atau dorongan

• Gerak adalah perubahan posisi atau kedudukan terhadap suatu titik acuan tertentu. Suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu mengalami perubahan kedudukan terhadap titik tertentu sebagai acuan.

Hubungan antara gaya dan gerak

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dapat mempengaruhi keadaan suatu benda. Gaya dapat menimbulkan perubahan gerak atau perubahan kecepatan. Meja yang didorong dapat bergerak karena mendapat gaya dorong.  Jadi adanya gaya mempengaruhi gerak suatu benda.

Alat yang digunakan untuk mengukur besar kecilnya gaya disebut dinamometer, satuannya adalah newton (N).Gaya dapat mempengaruhi keadaan suatu benda, antara lain gaya dapat menyebabkan :• Benda diam menjadi bergerak. Misalnya saat

mendorong mobil mogok, mendorong meja, menarik gerobak pasir, menendang bola, tarik tambang.

GAYA

• Benda bergerak menjadi diam. Pada saat naik sepeda, ketika mengerem sepeda menjadi lambat dan akhirnya berhenti. Berarti gaya dapat menyebabkan benda bergerak menjadi diam

• Perubahan bentuk benda. Contoh pada saat terjadi tabrakan mobil, mobil bisa menjadi berubah bentuknya karena gaya yang diberikan pada benda melebihi kekuatan bahan benda yang bertabrakan. Contoh lain adalah saat menggunakan lilin mainan (plastisin).

• Perubahan arah gerak benda. Contoh pada saat pemain bola menyudul bola, bola berubah arah karena gaya yang diberikan pada bola.

Pembuktian bahwa gaya mempengaruhi gerak benda dapat kita lakukan melalui model jungkat-jungkit, katapel, dan traktor pegas.

1. Jungkat-jungkitJungkat-jungkit adalah sebuah permainan di mana papan panjang dan sempit berporos di tengah, sehingga di saat salah satu ujungnya bergerak naik maka ujung yang lain bergerak turun.

Gerak jungkat-jungkit dipengaruhi oleh:

- berat beban,

- berat kuasa,

- jarak beban ke titik tumpu, dan

- jarak kuasa ke titik tumpu.

2.KatapelKatapel dapat digunakan untuk melontarkan batu. Sebuah katapel biasanya terbuat dari kayu dengan dua karet yang diikatkan kekedua sisinya.

3. Gaya PegasGaya pegas adalah jenis gaya yang ditimbulkan oleh benda yang lentur (elastis). Bahan yang lentur misalnya karet dan per. Gaya pegas dimanfaatkan untuk membuat busur panah dan ketapel

JENIS JENIS GAYA

a. Gaya OtotGaya otot merupakan gaya yang dihasilkan oleh tenaga otot. Contoh gaya otot adalah pada saat kita menarik atau mendorong meja, membawa belanjaan ibu, dan menendang bola. Karena terjadi sentuhan maka gaya ini termasuk gaya sentuh.

b. Gaya Gesek antara Dua BendaGaya gesek merupakan gaya yang terjadi karena bersentuhannya dua permukaan benda. Contoh gaya gesek adalah gaya yang bekerja pada rem sepeda. Pada saat akan berhenti, karet rem pada sepeda akan bersentuhandengan pelek sepeda sehingga terjadi gesekan yang menyebabkan sepeda dapat berhenti ketika dilakukan pengereman.

c. Gaya MagnetGaya magnet merupakan gaya yang ditimbulkan oleh tarikan atau dorongan dari magnet. Contoh gaya magnet adalah, tertariknya paku ketika didekatkan dengan magnet. Benda-benda dapat tertarik oleh magnet jika masih berada salam medan magnet

d. Gaya GravitasiGaya gravitasi merupakan gaya yang ditimbulkan oleh tarikan bumi. Contoh gaya gravitasi adalah jatuhnya buah dari atas pohon dengan sendirinya. Semua benda yang dilempar ke atas akan tetap kembali ke bawah karena pengaruh gravitasi bumi.

e. Gaya ListrikGaya listrik merupakan gaya yang terjadi karena aliran muatan listrik. Aliran muatan listrik ini ditimbulkan oleh sumber energi listrik. Contoh gaya listrik adalah bergeraknya kipas angin karena dihubungkan dengan sumber energi listrik. Muatan listrik dari sumber energi listrik mengalir ke kipas angin. Sehingga, kipas angin dapat bergerak.

GERAK

Jarak dan PerpindahanSelama bergerak benda mengalami perubahan kedudukan. Menurut Bresnick, garis lurus terpendek yang menghubungkan titik awal dan titik akhir, tanpa mempedulikan lintasannya disebut dengan perpindahan Jadi selisih kedudukan akhir dan kedudukan awal disebut dengan perpindahan. Sedangkan seluruh lintasan yang ditempuh benda disebut sebagai jarak. Jarak merupakan besaran skalar, sedangkan perpindahan termasuk besaran vektor.

Kecepatan Rata-Rata dan Kecepatan SesaatDalam pembahasan gerak dikenal istilah kecepatan dan kelajuan. Kecepatan diartikan sebagai perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan diartikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Kecepatan termasuk besaran vektor, sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar.

KELAJUAN =

KECEPATAN =

1. Kecepatan Rata-rataKecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan perpindahan benda dengan selang waktu yang diperlukan , sedangkan kelajuan rata-rata merupakan jarak yang ditempuh seluruhnya dibagi dengan selang waktu tempuh. Kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata dapat dirumuskan sebagai berikut.V r =

Vr = kecepatan rata-rata,s = perpindahan, T = selang waktu

2. Kecepatan Sesaat

V sesaat = lim

V r =Vr = kelajuan rata-ratas = jaraKt = selang waktu

Kecepatan sesaat sering disebut dengan kecepatan benda.

Percepatan

Benda yang bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan akan mengalami perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Benda tersebut dikatakan mengalami percepatan.Besarnya percepatan atau perlambatan (akselerasi) dapat ditentukan dengan membagi perubahan kecepatan dengan selang waktu yang ditempuh.

a = =

a = percepatan (m/s2 ) Δv = perubahan kecepatan danΔt = selang waktu.

GERAK LURUS

Gerak suatu benda dalam lintasan lurus dinamakan gerak lurus. Sebuah mobil melaju di jalan raya yang lurus merupakan contoh gerak lurus. Seorang siswa berlari mengelilingi lapangan sepakbola juga merupakan contoh dari gerak lurus dengan empat segmen lintasan lurus yang berbeda pada saat menempuh sisi-sisi lapangan yang berbeda.

Berdasarkan kelajuan yang ditempuhnya gerak lurus dapat dibedakan menjadi dua yaitu Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).

GERAK LURUS BERATURAN

Dalam gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama dalam selang waktu yang sama. Sebagai contoh, mobil yang melaju menempuh jarak 2 meter dalam waktu 1 detik, maka 1 detik berikutnya menempuh jarak 2 meter lagi, begitu seterusnya. Dengan kata lain perbandingan jarak dengan selang waktu selalu konstan, atau kecepatannya konstan. Dalam GLB kelajuan dan kecepatan hampir sulit dibedakan karena lintasannya yang lurus menyebabkan jarak dan perpindahan yang ditempuh besarnya sama. Dapat dirumuskan untuk GLB, bahwa :

v =

Dimana : s = jarak (m) t = waktu (s) v =kecepatan (m/s)

S

t

Sedangkan kecepatan selalu konstan terhadap waktu, grafiknya dapat digambarkan sebagai berikut.

v

t

Pada gerak lurus beraturan pertambahan jarak yang ditempuh terhadap waktu dapat digambarkan dalam grafik berikut ini.

GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN

gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan lintasan garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat berubah dengan teratur.

Keterangan:Vt = kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sekon (m/s)V0 = kecepatan awal (m/s)

a = percepatan (m/s2)t = selang waktu (s)s = jarak tempuh (m)

Rumus GLBB ada 3, yaitu:  

GERAK VERTIKAL

a. Gerak Vertikal ke Atas Gerak Benda dilempar vertikal keatas (GVA) merupakan GLBB yang mengalami perlambatan dimana gesekan udara diabaikan dan percepatan benda a = – g (g = percepatan gravitasi bumi)Ketika benda mencapai titik puncak , kecepatan benda sama dengan nol atau Vt = 0 , waktu untuk mencapai titik puncak ( t p ) dapat ditentukan dengan persamaan kecepatan

Persamaan pada GLBBS = vo t + ½ at2

vt = vo + at vt

2 = vo2 + 2aS

Untuk gerak vertikal ke atas  s=h dan berlaku  a =

-g h = vo t – 1/2g t2

v t = vo – g t vt

2 = vo2 2gh

b. Gerak Vertikal ke BawahGerak vertikal ke bawah (GVB) merupakan GLBB dimana benda dilempar ke bawah dengan kecepatan awal tertentu dan gesekan udara diabaikan atau ditiadakan sebagai berikut :

Analogi dengan persamaan GLBBS = vo t + ½ at2

vt = vo + at vt

2 = vo2 + 2aS

Gerak vertikal ke bawah berlaku a= +gh = vo t + 1/2 g t2

v t = vo + g t vt

2 = vo2 + 2gh

c. Gerak Jatuh Bebas

Gambar di atas merupakan contoh gerak jatuh bebas (GJB) dari bola dan seekor kucing. Walaupun keduanya memiliki massa yang berbeda akan tetapi mempunyai waktu jatuh yang sama. Hal ini disebabkan gesekan udara ditiadakan.Gerak Jatuh Bebas merupakan gerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal (vo = 0 ) dan gesekan di udara diabaikan atau ditiadakan. Gerak jatuh bebas merupakan GLBB dipercepat dengan a = + g. Gerak Benda A jauh bebas dari ketinggian h dan jatuh di tanah pada titik B dapat dirumuskan sebagai berikut :Seperti pada persamaan GLBB juga

S = vo t + ½ at2

vt = vo + at vt

2 = vo2 + 2gh

dengan nilai kecepatan awal v0 = 0

h = 0 + 1/2 g t2

v t = 0 + g t vt

2 = 02 + 2ghdiperoleh persamaan gerak jatuh bebas berikut ini,

h = ½ g t2

v t = gt vt

2 = 2gh

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Gerak Benda

1. Luas Permukaan BendaBenda yang permukaannya lebih luas akan jatuh lebih lambat dibanding benda yang permukaannya sempit. Kecepatan jatuh benda dapat berbeda walaupun terbuat dari bahan yang sama dan bobot yang sama pula. Hal ini terjadi karena luas permukaan benda yang bergesekan dengan udara berbeda.

2. Permukaan BendaBentuk permukaan benda mempengaruhi gerakan bendaa. Semakin kasar permukaan benda, semakin sulit benda itu menggelinding, begitu pula sebaliknya. Gesekan yang besar antara benda dengan permukaan akan menyebabkan gerak benda lebih lambat. Contoh adalah sepeda di jalan yang beraspal lebih mudah bergerak dibanding dijalan yang berbatu.

3. Bentuk BendaBentuk benda bermacam-macam, misalnya segitiga, segiempat, lingkaran, bola dll. Jika semua bentuk benda ditempatkan diketinggian pada papan yang miring kemudian dilepas bersama-sama, maka bentuk bola yang paling mudah menggelinding.

4. Berat dan Ringan BendaBerat dan Ringan benda memengaruhi gerak benda. Contohnya bola yang berat akan lebih sulit menggelinding di tanah datar dibanding bola yang ringan.

Alat-alat yang memanfaatkan pengaruh gaya terhadap gerak benda

Kerekan pada tiang bendera

Kerekan pada sumur timba

Mengayuh pedal sepeda

TERIMA KASIH ^^