Penerapan Gaya dalam Kehidupan

 

Gaya dorong dan gaya gesek

Apa yang kalian lakukan ketika ada sebuah meja menghalangi pintu masuk ke kelas kalian? Tentu kalian akan menggesernya sehingga dapat masuk ke dalam kelas, bukan? Bagaimana cara kalian menggesernya sehingga meja tersebut berubah posisi? Apakah mendorong meja tersebut atau menariknya? Apakah kalian memerlukan bantuan teman untuk mendorongnya?

1. Pengertian Gaya

Apa yang kalian dan teman kalian lakukan terhadap meja tersebut adalah memberikan gaya pada meja. Kalian sudah memahami bahwa gaya adalah sesuatu berupa dorongan atau tarikan yang dapat menyebabkan benda bergerak. Tidak hanya itu, gaya juga dapat menyebabkan perubahan arah, bentuk dan kecepatan sebuah benda.

Bagaimana kalian mengetahui besar dorongan atau tarikan yang diperlukan untuk dapat menggeser meja tersebut dari depan pintu? Parameter apa saja yang perlu kalian ketahui?

Gambar siswa mendorong meja

2. Apakah Gaya Dapat Bernilai Nol?

Untuk dapat menjawabnya silahkan kalian melakukan aktivitas berikut. Doronglah sebuah meja ke salah satu arah. Kemudian minta salah seorang teman kalian untuk mendorong dari arah yang berlawanan. Kalian dapat saling mendorong sekuat tenaga. Apakah meja tersebut tetap diam saja di posisinya? Jika ya, maka benda tersebut memiliki nilai gaya sebesar nol. Mengapa bisa demikian?

Gaya dapat merubah arah gerak, maka gaya termasuk besaran vektor. Kalian dapat melukiskan gaya yang bekerja pada meja tersebut melalui dua garis yang saling berlawanan. Jika gaya yang diberikan sama besar maka gaya total yang dirasakan meja saling meniadakan dari arah kanan maupun dari arah kiri.

3. Apakah Paduan atau Resultan Gaya Itu?

Gaya-gaya yang dirasakan oleh meja yang berlawanan arah, kita tuliskan F1 dan –F2. Tanda minus pada F2 menunjukkan arah berlawanan. Besar gabungan kedua gaya tersebut adalah jumlah kedua gaya. Hal ini dikenal sebagai paduan gaya/resultan gaya. Arah resultan untuk kasus gaya pada meja yang didorong tersebut total kedua gaya yang saling berlawanan. Resultan kedua gaya adalah

R = F₁ + (- F₂)

Arah dan resultan kedua gaya adalah nol. Jika ada gaya-gaya yang segaris dan searah lebih dari satu, maka besar resultan gaya-gaya tersebut adalah jumlah semua gaya itu.

R = F₁ + F₂ + F₃ + …

Contoh Soal dan Penyelesaiannya

4. Macam-Macam Gaya

Ada berbagai macam gaya yang dapat langsung kita rasakan dalam kehidupan sehari-hari. Dapakah kalian menyebutkan contoh-contoh gaya otot, gaya pegas, gaya magnet, gaya mesin, gaya listrik, gaya gravitasi dan gaya gesekan?

5. Kenapa Saat Mendorong Meja atau Sebuah Benda Terasa Sedikit Getaran dan Terdengar Suatu Bunyi?

Pada saat kalian mendorong meja tadi, apakah kalian merasakan sedikit getaran? Ataukah kalian mendengar bunyi saat mendorong? Kira-kira apa yang terjadi?

Peristiwa tersebut adalah akibat dari gaya gesek yang muncul antara kaki meja dengan lantai. Apakah gaya gesek itu? Gaya gesek adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang saling bergesekan dan arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek dapat dipengaruhi oleh kekasaran permukaan benda dan berat benda, tetapi tidak dipengaruhi luas permukaan benda.

Cobalah kalian selidiki, mengapa saat pertama kali mendorong meja tersebut dirasakan sedikit lebih berat dibandingkan ketika meja sudah bergerak? Mengapa terjadi demikian?

6. Kenapa Ketika Mendorong Benda Pertama Kali Terasa Lebih Berat Dibandingkan dengan Ketika Mendorong Saat Benda Sudah Mulai Bergerak?

Kalian sesungguhnya sedang merasakan gaya gesek statis dan kinetis dari sebua benda. Gaya gesek yang terjadi pada saat benda belum bergerak sama sekali disebut gaya gesek statis. Adapun gaya gesek yang terjadi setelah benda bergerak disebut gaya gesek kinetis.

Jadi, pada saat meja kayu yang ditarik belum bergerak, gaya gesek yang timbul adalah gaya gesek statis. Setelah balok kayu bergerak, antara balok kayu dengan dengan permukaan meja, lantai atau kaca tetap ada gaya gesek. Gaya gesek tersebut disebut gaya gesek kinetis.

7. Apakah Gaya Gesek Menguntungkan?

Beberapa contoh berikut adalah gaya gesek yang menguntungkan. Sepatu dan sandal dari bahan karet yang tidak licin jika dipakai akan menahan pemakainya untuk tidak terpeleset. Kemudian, ban mobil, ban sepeda motor dibuat dari karet keras dan bentuknya didesain sehingga akan memperbesar gaya gesek antara ban dengan jalan raya untuk mempercepat laju kendaraan. Cobalah kalian tuliskan contoh gaya gesek yang menguntungkan lainnya.

8. Apakah Ada Gaya Gesek yang Merugikan?

Gaya gesek dapat pula menimbulkan kerugian, di antaranya adalah gir dan rantai pada sepeda motor yang sering bergesekan. Gesekan yang lama akan membuat aus dan rusak. Usaha untuk mengurangi gesekan yang terjadi dapat dilakukan dengan memberikan oli sebagai pelicin antar permukaan.

Kereta api cepat Shinkansen di Jepang berjalan di atas rel magnet. Rel model ini dibuat dengan tujuan untuk menghilangkan gaya gesek antara kereta dengan rel. Cobalah tuliskan gaya gesek yang merugikan di kehidupan sehari-hari.

9. Adakah Hukum yang Melandasi Gaya terhadap Benda?

Semua benda yang ada di alam ini berada dalam kondisi diam, atau bergerak dengan tidak terjadi secara tiba-tiba atau tidak ada penyebabnya.  Meski ada penyebabnya, proses gerak sebuah benda pun tidak terjadi secara bebas.

Benda yang bergerak selalu mengikuti aturan yang sudah pasti. Benda yang dilempar dalam arah mendatar selalu berberak melengkung ke bawah atau tanah. Benda yang dilepas dari ketinggian tertentu akan bergerak jatuh kalau tidak ada dorongan lain yang membelokkan arah gerak benda tersebut. Bumi selalu bergerak mengelilingi Matahari pada orbit yang sudah tertentu. Paku yang didekatkan ke magnet akan ditarik ke arah magnet. Dapat kita katakan bahwa gerak benda umumnya bersifat determinsitik, artinya dapat dihitung di mana lintasan yang akan diambil, ke mana arah kecepatan pada tiap titiknya, dan berapa percepatan yang terjadi di tiap saat.

Melalui sifat yang dapat dihitung atau diramalkan (deterministik) tersebut tentu ada hukum alam yang dibaliknya. Dengan hukum tersebut kita dapat memperkirakan  ke mana benda akan bergerak jika diberikan dorongan tertentu. Tahukah kalian hukum alam tersebut?

Pada abad ke-17 atau sekitar tahun 1600-an, seorang pemikir sekaligus ilmuan bernama Isaac Newton merumuskan hukum-hukum gerak yang sangat luar biasa. Newton menemukan bahwa persoalan gerak yang terjadi di alam semesta dapat diterangkan dengan hanya tiga hukum yang sederhana. Karya besar Newton tersebut dituliskan dalam buku yang sangat termashyur, yaitu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Gambar Sir Isaac Newton dan gambar sampul buku Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

10. Hukum I Newton

Bila resultan atau jumlah gaya-gaya yang bekerja pada benda bernilai nol (∑F=0) atau tidak ada gaya yang bekerja sama sekali pada benda, benda itu akan diam selamanya (tidak bergerak) atau akan bergerak lurus beraturan dengan kecepatan tetap. Fenomena tersebut dijabarkan dalam Hukum I Newton.

Contoh menunjukkan inersia benda adalah saat kamu berada di dalam sebuah mobil yang sedang melaju kencang kemudian tiba-tiba di rem. Badan kamu akan terdorong ke depan karena badan ingin mempertahankan geraknya ke depan. Peristiwa tersebut yang pada akhirnya memunculkan ide teknologi sabuk pengaman yang dipasang di kendaraan bermotor, khususnya mobil. Perhatikan Gambar berikut!

Gambar Sabuk Pengaman Wajib Digunakan saat Berada di dalam Mobil yang Sedang Melaju

Hukum tersebut berbicara tentang konsep kelembamam benda atau dikenal juga sebagai sifat kemalasan benda untuk merubah posisinya. Dari pengertian hukum tersebut kalian tentu dapat memahami apa yang dimaksud dengan kelembamam, bukan?

Semua benda cenderung mempertahankan keadaannya, benda yang diam tetap diam dan benda yang bergerak tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Hukum I Newton pada prinsipnya menginformasikan kepada kita tentang adanya keberadaan besaran yang dinamai massa. Karena sifat kelembaman ini maka benda cenderung mempertahankan keadaan geraknya. Keadaan gerak dapat direpresentasikan atau diterangkan oleh nilai kecepatan. Jadi, secara sederhana sifat kelembaman suatu benda sebenarnya adalah mengukur kecenderungan benda mempertahankan kecepatannya.

Semakin besar kelembaman benda maka semakin malas benda tersebut bergerak atau mempertahankan sifat kelembamannya. Untuk dapat menggerakannya diperlukan pengganggu yang lebih besar untuk mengubah kecepatan benda. Semakin besar massa maka benda semakin lembam. Itulah penyebabnya bahwa kita sangat sulit mendorong benda yang memiliki massa lebih besar daripada benda yang memiliki massa lebih kecil.

11. Hukum II Newton

Hukum I Newton belum membahas penyebab benda bergerak atau berhenti. Kita memerlukan hukum selanjutnya yang menjelaskan perubahan keadaan gerak benda. Hukum tersebut menyatakan bahwa benda dapat diubah keadaan geraknya jika pada benda bekerja gaya. Gaya yang bekerja berkaitan langsung dengan perubahan keadaan gerak benda. Hukum tersebut dikenal dengan nama Hukum II Newton.

Besaran penting dari Hukum II Newton adalah yang disebut sebagai percepatan. Percepatan sebuah benda sebanding dengan gaya yang diberikan pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massa benda itu. Arah percepatan sama dengan arah gaya itu. Dirumuskan:

Ketika kalian mendorong meja di depan kelas dan meja tersebut bergerak sesuai dengan harapan kalian, maka gerak meja tersebut memenuhi Hukum II Newton yang dituangkan dalam rumus:

F = m . a

Keterangan:

F = Gaya, dengan satuan Newton

m = massa benda, satuan kilogram (kg)

a = percepatan gerak benda, satuan m/s²

Contoh Hukum II Newton di dalam kehidupan sehari-hari adalah saat memindahkan balok (Gambar di bawah), akan lebih cepat jika gaya yang dikenakan semakin besar. Hal ini dikarenakan gaya berbanding lurus dengan percepatan. Jadi, dengan gaya yang besar maka akan didapatkan percepatan yang lebih besar juga.

Gambar Benda yang Ditarik dengan Gaya Tertentu

12. Hukum III Newton

Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga akan memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah. Hukum yang mengatur konsep tersebut di atas sering disebut dengan “Hukum Aksi-Reaksi”. Secara sederhana bunyi Hukum III Newton tersebut menyatakan, “Untuk setiap aksi akan ada reaksi yang sama tetapi berlawanan arah”

Perlu ditekankan, bahwa “gaya aksi” dan “gaya reaksi” bekerja pada benda yang berbeda. Jika benda pertama melakukan gaya pada benda kedua (gaya aksi), maka benda kedua melakukan gaya yang sama besar pada benda pertama tetapi arahnya berlawanan (gaya reaksi). Hukum tersebut mengungkapkan keberadaan gaya reaksi yang sama besar dengan gaya aksi, tetapi berlawanan arah. Ungkapan di atas dapat dituliskan dengan rumus:

F_aksi = – F_reaksi

Contoh gaya aksi dan reaksi misalnya pada peristiwa orang berenang. Gaya aksi dari tangan perenang ke air mengakibatkan gaya reaksi dari air ke tangan dengan besar gaya yang sama namun arah gaya berlawanan, sehingga orang tersebut akan terdorong ke depan meskipun tangannya mengayuh ke belakang. Karena massa air jauh lebih besar daripada massa orang, maka percepatan yang dialami orang akan jauh lebih besar daripada percepatan yang dialami air. Hal ini mengakibatkan orang tersebut akan  melaju ke depan.

Gambar Perenang

Referensi

Ilmu Pengetahuan Alam SMP Kelas VII. Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi Republik Indonesia, 2021. Penulis: Victoriani Inabuy, Dkk. ISBN: 978-602-244-384-1 (Jilid-1).

Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VIII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017.

Ilmu Pengetahuan Alam: SMP/MTs Kelas VIII/oleh H. Moch. Agus Krisno; editor Intan Mahanani. — Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008

Gambar perenang dari apasih.web.id.

Baca juga:

Bab 4 Gerak dan Gaya
01	Gerak Benda
02	Aktifitas Gerak Benda
03	Uji Gerak Benda
04	Penerapan Gaya dalam Kehidupan
05	Aktivitas Gaya
06	Uji Gaya
07	Proyek Membuat Roket Korek Api