Gaya dan Penerapannya - IPA Kelas 8
Jika kamu perhatikan dengan saksama, banyak benda-benda yang ada di sekelilingmu tidak pernah diam. Di kota-kota besar terlihat berbagai jenis kendaraan berlalu lalang di jalan raya. Di udara pesawat terbang melesat dari suatu tempat ke tempat lainnya. Bahkan di sungai atau di laut pun perahu-perahu melesat di permukaan air. Kamu tentu tahu bahwa kendaraan-kendaraan tersebut dikendalikan oleh mesin sehingga menghasilkan gaya, baik berupa dorongan atau tarikan, untuk menggerakkan kendaraan itu. Akan tetapi, bagaimanakah mesin menghasilkan gaya sehingga kendaraan dapat bergerak?
Selain itu, bagaimana dengan gerakan benda-benda dan gejala-gejala yang ada di alam? Mengapa angin bertiup dan air sungai mengalir? Mengapa bulan mengelilingi bumi dan bumi mengelilingi matahari? Apakah semua benda tersebut ditarik atau didorong dengan gaya?
Apakah yang dimaksud dengan dorongan atau tarikan yang kamu lakukan itu? Untuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba berikut.
Ketika kamu menarik buku dan mendorong pensil di atas mejamu, ternyata buku dan pensil bergerak atau berpindah tempat. Begitu pula ketika kamu menarik kedua ujung penggarismu, tarikan mengubah bentuk penggaris menjadi melengkung. Tarikan dan dorongan yang kamu berikan pada benda disebut gaya. Apakah gaya yang kamu berikan memiliki arah? Tentu, gaya memiliki arah. Ketika kamu mendorong ke depan, benda pun akan bergerak ke depan. Jadi, gaya dapat dikatakan sebagai tarikan atau dorongan.
Gaya dapat menyebabkan sebuah benda berubah bentuk, berubah posisi, berubah kecepatan, berubah panjang atau volume, dan juga berubah arah. Sebuah gaya disimbolkan dengan huruf F singkatan dari Force. Satuan gaya dalam Satuan Internasional (SI) adalah Newton (N) yang merupakan penghormatan bagi seorang ilmuwan Fisika Inggris bernama Sir Isaac Newton (1642-1727).
Selain itu, kamu tentu pernah melihat buah kelapa tiba-tiba jatuh dari pohonnya, seperti pada Gambar 9.4 (b). Apakah ada yang menarik buah kelapa tersebut sehingga jatuh dari pohonnya? Bagaimanakah cara menariknya? Dari kedua contoh tersebut, ada dua cara gaya bekerja terhadap suatu benda. Supaya memahami kedua jenis gaya tersebut, marilah lakukan kegiatan Ayo Coba berikut.
Berdasarkan kegiatan tersebut, gaya dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gaya yang bekerja melalui sentuhan langsung dan gaya yang bekerja tidak melalui sentuhan langsung. Gaya yang bekerja melalui sentuhan langsung disebut gaya sentuh, sedangkan gaya yang bekerja tidak melalui sentuhan langsung disebut gaya tak sentuh. Adapun pengaruh gaya pada benda, antara lain dapat menggerakkan benda serta mengubah bentuk, kecepatan, dan arah gerak benda.
Bagaimanakah cara menggunakan dinamometer? Untuk lebih memahaminya, lakukan kegiatan Ayo Coba berikut.
Dari contoh tersebut, kamu dapat menyimpulkan bahwa gaya termasuk besaran yang memiliki nilai dan arah yang kamu kenal dengan besaran vektor. Sebuah besaran gaya dapat digambarkan dengan sebuah anak panah. Misalnya, kamu memberikan gaya terhadap sebuah benda ke kanan, seperti terlihat pada Gambar 9.7.
Panjang anak panah menyatakan nilai (besar) gaya, sedangkan arah anak panah menyatakan arah kerja gaya. Misalnya, sebuah gaya F yang besarnya 5 N bekerja pada sebuah benda. Jika 1 cm menggambarkan 1 N, gaya tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
Panjang OF menyatakan nilai gaya dan arah OF menyatakan arah gaya.
Mendorong meja oleh dua orang dengan arah yang sama tentu akan lebih mudah dibandingkan dengan mendorong meja oleh satu orang. Hal ini menunjukkan bahwa dua buah gaya atau lebih dapat dijumlahkan. Namun, bagaimanakah jika kedua gaya yang kamu kerjakan itu saling berlawanan arah? Tentu benda akan lebih sulit untuk bergerak. Mengapa demikian? Hal ini disebabkan kedua gaya tersebut saling mengurangi. Penjumlahan atau pengurangan dua buah gaya atau lebih disebut resultan gaya.
Misalnya, dua orang sedang mendorong sebuah mobil dengan gaya masing-masing 50 N dan 40 N. Gaya kedua orang yang memengaruhi mobil tersebut menjadi 90 N. Apabila kedua gaya itu kamu gambarkan dan 1 cm mewakili 10 N akan didapatkan Gambar 9.11 berikut.
Cara menggambarkan resultan kedua buah gaya (R) tersebut adalah dengan menggambarkan gaya F1 sesuai dengan besar dan arahnya. Kemudian, di ujung gaya F1 digambarkan gaya F2 dengan besar dan arah yang sesuai. Resultan gayanya adalah panjang dari titik pangkal F1 sampai ke ujung akhir F2.
Secara matematis, resultan beberapa buah gaya dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut.
R (N) = F1 (N) + F2 (N) + F3 (N) … (9–1)
Bagaimanakah jika kedua gaya itu saling berlawanan arah? Misalnya, kedua gaya tersebut adalah F1 = 50 N ke arah kanan dan F2 = 40 N ke arah kiri, berapakah resultan gayanya? Kemanakah arah gaya resultannya? Secara aljabar, resultan gaya ditulis.
R = F1 + (– F2)
R = 50 N + ( –40 N)
R = 50 N – 40 N
R = 10 N
Tanda minus pada gaya F2 menunjukkan bahwa F2 berlawanan arah dengan F1. Adapun secara grafis, dapat digambar sebagai berikut.
(ref: bse Departemen Pendidikan Nasional 2008)Selain itu, bagaimana dengan gerakan benda-benda dan gejala-gejala yang ada di alam? Mengapa angin bertiup dan air sungai mengalir? Mengapa bulan mengelilingi bumi dan bumi mengelilingi matahari? Apakah semua benda tersebut ditarik atau didorong dengan gaya?
 |
| Diagram alur Gaya |
A. Pengertian Gaya
Pernahkah kamu bermain ayunan? Bagaimanakah usahamu agar ayunan dapat berayun tinggi? Tentu kamu harus menggerakkan kaki dan badan sehingga ayunan dapat melayang semakin tinggi. Gerakan kaki dan badanmu adalah usaha dalam memberikan dorongan atau tarikan pada ayunan agar tetap berayun, seperti terlihat pada Gambar 9.2 (a). Jika temanmu yang mendorong ayunan tersebut, apakah yang akan terjadi? Apakah ayunan akan bergerak sama seperti pada saat kamu melakukannya sendiri? Perhatikan Gambar 9.2 (b). |
| Dorongan atau tarikan pada ayunan |
Apakah yang dimaksud dengan dorongan atau tarikan yang kamu lakukan itu? Untuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba berikut.
Tujuan
Mendeskripsikan dorongan dan tarikan
Alat dan bahan
Buku, pensil, penggaris plastik, dan meja
Cara kerja
Mendeskripsikan dorongan dan tarikan
Alat dan bahan
Buku, pensil, penggaris plastik, dan meja
Cara kerja
- Tariklah sebuah buku di atas mejamu. Apakah yang terjadi?
- Doronglah sebuah pensil di atas mejamu. Apakah yang terjadi?
- Lengkungkan kedua ujung penggaris plastikmu. Apakah yang terjadi?
- Apakah yang kamu lakukan terhadap setiap benda tersebut?
- Apa yang terjadi pada masing-masing benda setelah kamu melakukan kegiatan? Jelaskan.
- Berdasarkan kegiatan ini, apakah kesimpulanmu?
Ketika kamu menarik buku dan mendorong pensil di atas mejamu, ternyata buku dan pensil bergerak atau berpindah tempat. Begitu pula ketika kamu menarik kedua ujung penggarismu, tarikan mengubah bentuk penggaris menjadi melengkung. Tarikan dan dorongan yang kamu berikan pada benda disebut gaya. Apakah gaya yang kamu berikan memiliki arah? Tentu, gaya memiliki arah. Ketika kamu mendorong ke depan, benda pun akan bergerak ke depan. Jadi, gaya dapat dikatakan sebagai tarikan atau dorongan.
Gaya dapat menyebabkan sebuah benda berubah bentuk, berubah posisi, berubah kecepatan, berubah panjang atau volume, dan juga berubah arah. Sebuah gaya disimbolkan dengan huruf F singkatan dari Force. Satuan gaya dalam Satuan Internasional (SI) adalah Newton (N) yang merupakan penghormatan bagi seorang ilmuwan Fisika Inggris bernama Sir Isaac Newton (1642-1727).
B. Jenis-Jenis Gaya
Tuhan telah memberikan anugerah kepada kamu berupa otot sehingga setiap saat kamu dapat melakukan kerja. Misalnya mandi, makan, menulis, minum, atau mengangkat benda-benda. Semua kegiatan tersebut kamu lakukan dengan memberi tarikan dan dorongan pada benda-benda itu sehingga dapat berubah bentuk, kecepatan, panjang, atau arah. Ketika kamu mendorong sebuah mobil, kamu telah memberikan gaya. Dorongan tersebut menyebabkan mobil dapat bergerak dan berpindah tempat, seperti pada Gambar 9.4 (a). |
| Jenis-Jenis Gaya |
Selain itu, kamu tentu pernah melihat buah kelapa tiba-tiba jatuh dari pohonnya, seperti pada Gambar 9.4 (b). Apakah ada yang menarik buah kelapa tersebut sehingga jatuh dari pohonnya? Bagaimanakah cara menariknya? Dari kedua contoh tersebut, ada dua cara gaya bekerja terhadap suatu benda. Supaya memahami kedua jenis gaya tersebut, marilah lakukan kegiatan Ayo Coba berikut.
Tujuan
Mengidentifikasi gaya yang bersentuhan langsung dan gaya yang tidak bersentuhan langsung
Alat dan bahan
Plastisin, karet gelang, kelereng, magnet batang, paku, benang, sobekan kertas, dan penggaris plastik.
Cara kerja
Siapkan alat dan bahan.
Mengidentifikasi gaya yang bersentuhan langsung dan gaya yang tidak bersentuhan langsung
Alat dan bahan
Plastisin, karet gelang, kelereng, magnet batang, paku, benang, sobekan kertas, dan penggaris plastik.
Cara kerja
Siapkan alat dan bahan.
- Letakkan plastisin di atas meja, lalu tekanlah plastisin tersebut dengan jarimu. Apakah yang terjadi?
- Tariklah karet gelang. Apakah yang terjadi?
- Doronglah kelereng di atas meja. Apakah yang terjadi?
- Gantunglah magnet batang dengan benang sehingga dapat bergerak bebas. Lalu, berilah usikan-usikan pada magnet tersebut. Amati apa yang terjadi.
- Dekatkan magnet batang pada sebuah paku. Apakah yang terjadi?
- Lepaskan plastisin dari ketinggian tertentu. Apakah yang terjadi?
- Gosok-gosokkanlah penggaris plastikmu pada rambut, lalu dekatkan pada sobekan kertas. Apakah yang akan terjadi?
- Disebabkan oleh besaran apakah peristiwa yang terjadi pada masing-masing benda?
- Berdasarkan kegiatan ini, sebutkan contoh-contoh gaya yang kamu ketahui. Kemudian, kelompokkanlah gaya-gaya tersebut berdasarkan jenisnya, apakah dengan cara bersentuhan langsung atau tidak.
Berdasarkan kegiatan tersebut, gaya dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gaya yang bekerja melalui sentuhan langsung dan gaya yang bekerja tidak melalui sentuhan langsung. Gaya yang bekerja melalui sentuhan langsung disebut gaya sentuh, sedangkan gaya yang bekerja tidak melalui sentuhan langsung disebut gaya tak sentuh. Adapun pengaruh gaya pada benda, antara lain dapat menggerakkan benda serta mengubah bentuk, kecepatan, dan arah gerak benda.
C. Mengukur Gaya
Ketika kamu memberikan tarikan atau dorongan pada sebuah benda, tentu kamu tidak tahu seberapa besar tarikan atau dorongan yang kamu berikan. Untuk dapat mengetahui besar gaya yang kamu berikan, diperlukan suatu alat ukur. Alat ukur gaya yang paling sederhana dan dapat mengukur secara langsung adalah neraca pegas (dinamometer). Terdapat berbagai jenis dan skala dinamometer di laboratorium seperti terlihat pada Gambar 9.5. |
| Mengukur Gaya |
Bagaimanakah cara menggunakan dinamometer? Untuk lebih memahaminya, lakukan kegiatan Ayo Coba berikut.
Tujuan
Mengetahui cara membaca dinamometer
Alat dan bahan
Dinamometer dengan batas ukur 1 N, 5 N, dan 10 N, balok yang permukaannya kasar, beban dengan massa 20 g, 50 g, dan 100 g, serta balok.
Cara kerja
Mengetahui cara membaca dinamometer
Alat dan bahan
Dinamometer dengan batas ukur 1 N, 5 N, dan 10 N, balok yang permukaannya kasar, beban dengan massa 20 g, 50 g, dan 100 g, serta balok.
 |
- Siapkan alat dan bahan.
- Letakkan balok di atas meja, lalu tariklah balok tersebut dengan neraca pegas 1 N, seperti Gambar 9.6 (a). Amati skala neraca pegas dan catat skala hasil pengukurannya ketika balok tepat akan bergerak.
- Gantungkan secara bergantian beban 20 g, 50 g, dan 100 g dengan neraca pegas yang berbeda, seperti pada Gambar 9.6 (b). Catat setiap hasil pengukurannya.
- Ukurlah benda-benda yang lainnya sehingga kamu memahami cara mengukur gaya dengan dinamometer.
- Gaya apa sajakah yang terlibat pada kegiatan tersebut?
- Sebuah benda diukur dengan neraca pegas menunjukkan 2 N, berapakah hasil skala jika 10 buah benda yang sama jika digantungkan pada neraca pegas?
- Bagaimanakah sikapmu ketika melihat seseorang yang sedang mengukur berat beras di pasar salah atau tidak benar?
D. Penjumlahan Gaya dan Pengaruhnya pada Benda
Apakah gaya memiliki arah? Coba kamu jatuhkan sebuah benda. Apakah yang terjadi? Ke arah manakah benda tersebut jatuh? Tariklah sebuah benda di mejamu. Ke manakah benda itu bergerak? Coba belokkan arah tarikanmu. Apakah arah gerak benda juga mengikuti gaya tariknya?Dari contoh tersebut, kamu dapat menyimpulkan bahwa gaya termasuk besaran yang memiliki nilai dan arah yang kamu kenal dengan besaran vektor. Sebuah besaran gaya dapat digambarkan dengan sebuah anak panah. Misalnya, kamu memberikan gaya terhadap sebuah benda ke kanan, seperti terlihat pada Gambar 9.7.
 |
| Penjumlahan Gaya dan Pengaruhnya pada Benda |
Panjang anak panah menyatakan nilai (besar) gaya, sedangkan arah anak panah menyatakan arah kerja gaya. Misalnya, sebuah gaya F yang besarnya 5 N bekerja pada sebuah benda. Jika 1 cm menggambarkan 1 N, gaya tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
 |
| Gaya |
Panjang OF menyatakan nilai gaya dan arah OF menyatakan arah gaya.
1. Penjumlahan Gaya
Apabila kamu disuruh memindahkan sebuah meja di kelasmu, manakah yang lebih mudah? Apakah dengan mendorong sendirian atau dibantu dengan temanmu? Mengapa demikian? Untuk lebih jelasnya, marilah lakukan kegiatan Ayo Coba berikut.Tujuan
Mengidentifikasi penjumlahan gaya
Alat dan bahan
Sebuah meja
Cara kerja
Mengidentifikasi penjumlahan gaya
Alat dan bahan
Sebuah meja
 |
- Doronglah sebuah meja olehmu sendiri.
- Kemudian, dorong meja tersebut olehmu dan temanmu secara serentak dengan arah yang sama, seperti pada Gambar 9.9 (b). Apakah yang terjadi?
- Dorong kembali meja tersebut olehmu dan temanmu dengan arah yang berlawanan, seperti pada Gambar 9.9 (c). Apakah yang terjadi?
- Bagaimanakah seharusnya arah kedua gaya agar meja lebih mudah didorong?
- Bagaimanakah meja tersebut jika didorong dengan dua gaya yang berlawanan arah?
- Coba kamu gambarkan kedua gaya yang bekerja pada meja dengan arah berlawanan.
Mendorong meja oleh dua orang dengan arah yang sama tentu akan lebih mudah dibandingkan dengan mendorong meja oleh satu orang. Hal ini menunjukkan bahwa dua buah gaya atau lebih dapat dijumlahkan. Namun, bagaimanakah jika kedua gaya yang kamu kerjakan itu saling berlawanan arah? Tentu benda akan lebih sulit untuk bergerak. Mengapa demikian? Hal ini disebabkan kedua gaya tersebut saling mengurangi. Penjumlahan atau pengurangan dua buah gaya atau lebih disebut resultan gaya.
Misalnya, dua orang sedang mendorong sebuah mobil dengan gaya masing-masing 50 N dan 40 N. Gaya kedua orang yang memengaruhi mobil tersebut menjadi 90 N. Apabila kedua gaya itu kamu gambarkan dan 1 cm mewakili 10 N akan didapatkan Gambar 9.11 berikut.
 |
| Gaya |
Cara menggambarkan resultan kedua buah gaya (R) tersebut adalah dengan menggambarkan gaya F1 sesuai dengan besar dan arahnya. Kemudian, di ujung gaya F1 digambarkan gaya F2 dengan besar dan arah yang sesuai. Resultan gayanya adalah panjang dari titik pangkal F1 sampai ke ujung akhir F2.
Secara matematis, resultan beberapa buah gaya dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut.
R (N) = F1 (N) + F2 (N) + F3 (N) … (9–1)
Bagaimanakah jika kedua gaya itu saling berlawanan arah? Misalnya, kedua gaya tersebut adalah F1 = 50 N ke arah kanan dan F2 = 40 N ke arah kiri, berapakah resultan gayanya? Kemanakah arah gaya resultannya? Secara aljabar, resultan gaya ditulis.
R = F1 + (– F2)
R = 50 N + ( –40 N)
R = 50 N – 40 N
R = 10 N
Tanda minus pada gaya F2 menunjukkan bahwa F2 berlawanan arah dengan F1. Adapun secara grafis, dapat digambar sebagai berikut.
 |
| Gaya |
2. Kesetimbangan
Menjumlahkan dua buah gaya yang saling berlawanan arah adalah dengan cara mengurangkan besar kedua gaya tersebut. Bagaimanakah jika besar kedua gaya itu sama? Berapakah resultannya? Apakah akibatnya terhadap benda? Tentu benda akan diam karena jumlah kedua gaya tersebut sama dengan nol. Keadaan ini disebut benda berada dalam kesetimbangan. Jadi, suatu benda dikatakan setimbang apabila resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.Get notifications from this blog