EnerGi

Kompetensi Dasar :

5.3  Menjelaskan hubungan bentuk energi dan perubahannya, prinsip usaha dan energi serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

ENERGI, USAHA dan DAYA

A. Pengertian Energi

Saat kamu berolahraga, misalnya berlari dan kamu mengeluarkan tenaga untuk itu. Otot-otot tubuhmu mengubah energi kimia yang diperoleh dari makanan menjadi energi otot yang digunakan untuk bergerak. Setelah berlari jauh, kamu pasti lelah dan beristirahat karena otot-otot tubuhmu sudah tidak dapat memberikan energi untuk berlari lagi. Sehingga kamu harus beristirahat, makan dan minum untuk mengganti energi dalam tubuhmu.

Dalam ilmu fisika, energi didefinisikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi merupakan suatu besaran turunan yang menurut SI satuan energi adalah Joule (J). Satuan energi yang lain adalah erg dan kalori (kal).

B. Bentuk-Bentuk Energi

Energi dapat tampil dalam berbagai bentu, antara lain sebagai berikut :

1.      Energi panas (kalor), yaitu energi yang timbul dari energi kinetik suatu benda.

2.      Energi listrik, yaitu energi yang terdapat dalam arus listrik. Alat-alat yang menghasilkan arus listrik antara lain aki, baterai dan generator.

3.      Energi bunyi, yaitu energi yang dihasilkan oleh bend-benda yang bergetar

4.      Energi cahaya, yaitu energi yang dihasilkan oleh benda-benda yang menghasilkan cahaya, misalnya cahaya matahari, lampu dan api.

5.      Energi nuklir, yaitu energi yang dihasilkan oleh bahan-bahan radioaktif.

6.      Energi kimia, yaitu energi yang diperoleh dari hasil pembakaran. Energi kimia terdapat dalam makanan, bahan bakar seperti bensin, minyak tanah, solar, kayu dan lain-lain.

7.      Energi mekanik, yaitu energi yang terdiri dari energi potensial dan energi kinetik.

8.      Energi kinetik, yaitu energi yang dimiliki suatu benda yang bergerak.

9.      Energi potensial, yaitu energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukanya.

C. Perubahan Bentuk Energi

Sebelumnya kita telah mempelajari perubahan bentuk energi. Pada materi perubahan bentuk energi telah disebutkan bahwa energi tidak hilang atau habis, namun mengalami perubahan menjadi bentuk energi lain. Energi juga tidak dapat dimunculkan tanpa menimbulkan perubahan bentuk energi lainnya.Banyaknya energi yang berubah menjadi bentuk energi lain sama dengan banyaknya energi yang berkurang sehingga total energi dalam sistem tersebut adalah tetap.

Dengan demikian, dapat kita simpulkan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk menjadi bentuk energi lain. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi. Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Perubahan bentuk energi yang biasa dimanfaatkan sehari-hari antara lain sebagai berikut:

• Energi listrik menjadi energi kalor. Contoh perubahan energi listrik menjadi energi kalor terjadi pada mesin pemanas ruangan, kompor listrik, setrika listrik, heater, selimut listrik, dan solder.
• Energi mekanik menjadi energi kalor. Contoh perubahan energi mekanik menjadi energi kalor adalah dua buah benda yang bergesekan. Misalnya, ketika kamu menggosok-gosokkan telapak tanganmu maka kamu akan merasa panas.
• Energi mekanik menjadi energi bunyi. Perubahan energi mekanik menjadi energi bunyi dapat terjadi ketika kita bertepuk tangan atau ketika kita memukulkan dua buah benda keras.
• Energi kimia menjadi energi listrik. Perubahan energi pada baterai dan aki merupakan contoh perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
• Energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor. Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor terjadi pada berpijarnya bohlam lampu. Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa energi cahaya biasanya disertai bentuk energi lainnya, misalnya kalor. Coba dekatkan tanganmu ke bohlam lampu yang berpijar! Lama kelamaan tanganmu akan merasa semakin panas.
• Energi cahaya menjadi energi kimia. Perubahan energi cahaya menjadi energi kimia dapat kita amati pada proses pemotretan hingga terbentuknya foto.
• Energi listrik menjadi energi gerak. Perubahan energi listrik menjadi energi gerak misalnya pada kipas angin, motor listrik, bor listrik, gergaji listrik, dan lain-lain.

D. Energi Mekanik

• Energi Kinetik

Setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Dengan demikian, energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena geraknya. Misalnya, angin yang bertiup dapat menggerakkan kincir angin. Energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak disebut dengan energi kinetik. Kita tahu bahwa motor melaju lebih cepat daripada truk. Hal ini disebabkan massa motor lebih kecil dibandingkan massa truk. Akibatnya, untuk dapat melaju lebih cepat truk tersebut membutuhkan energi yang lebih besar.

Jadi, semakin besar massa suatu benda maka energi kinetiknya akan semakin besar. Semakin cepat benda itu bergerak, energi kinetiknya juga semakin besar. Besarnya energi kinetik suatu benda ditentukan oleh besar massa benda dan kecepatan geraknya. Hubungan antara massa benda (m), kecepatan (v), dan energi kinetik (Ek) dituliskan secara matematis dalam rumus berikut.

• Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena kedudukannya terhadap tanah. Misalnya, pada peristiwa jatuhnya buah mangga. Ketika buah mangga terjatuh, buah mangga tersebut memiliki energi kinetik karena geraknya. Akan tetapi ketika buah mangga masih berada di pohon, buah mangga tersebut memiliki energi potensial karena kedudukannya terhadap tanah.

Sedangkan, saat buah mangga menyentuh tanah, energi potensialnya nol karena kedudukannya terhadap tanah nol. Semakin besar massa benda maka semakin besar energi potensial yang dimilikinya. Semakin tinggi letaknya, energi potensial yang dimiliki juga semakin besar. Besarnya energi potensial dapat dirumuskan sebagai berikut :

·          Energi Mekanik

Energi mekanik yaitu energi yang dimiliki benda karena gerak maupun kedudukan. Jika benda bergerak dan beada pada ketinggian tertentu, maka energi mekaniknya merupakan gabungan dari energi potensial dan energi kinetik. Namun, apabila benda diam pada ketinggian tertentu, maka energi mekaniknya sama dengan energi potensialnya, karena energi kinetik sama dengan nol ( Ep = Ek ).

Besarnya energi mekanik merupakan penjumlahan antara besarnya energi kinetik dengan energi potensial. Energi mekanik yang dimiliki suatu benda dapat ditulis secara matematis sebagai berikut :

E. Sumber-Sumber Energi

Kamu telah mengetahui tentang berbagai bentuk energi, seperti energi kimia, mekenik,kalor, bunyi, cahaya, listrik, dan nuklir. Bentuk-bentuk energi tersebut berasal dari sumber energi, misalnya energi kimia dari makanan, energi listrik dari air. Sumber energi yang paling utama adalah matahari. Sebagian besar sumber energi yang kita gunakan adalah berasal dari BBM seperti minyak tanah, solar, bensin, dan gas alam. Selain makanan, air dan matahari, kita mengenal sumber energi lain yang dikelompokkan menjadi 2 yaitu :

1.      Sumber energi yang dapat diperbarui, yaitu sumber energi yang tidak akan habis jika dikelola dengan baik. Contoh : air, tanah, dan sumber energi hewani.

2.      Sumber energi yang tidak dapat diperbarui, yaitu sumber eergi yang bisa habis apabila dieksploitasi secara terus-menerus. Contoh : gas alam, minyak bumi, panas bumi, dan batu bara.

Untuk mengatasi agar kita tidak kehabisan sumber energi maka dilakukan upaya sebagai berikut :

1.      Konservasi, yaitu menggunakan energi secara efisien dan rasional.

2.      Intensifikasi, yaitu meningkatkann atau mengembangkan sumber energi.

3.      Diversifikasi, yaitu upaya penganekaragaman sumber energi untuk mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi.

Sumber energi BBM dan gas bumi termasuk energi yang tidak dapat diperbarui. Sebab BBM dan gas bumi habis diharapkan sudah ada sumber energi pengganti. Adapun sumber energi pengganti yang dapat dimanfaatkan antara lain : energi matahari, energi pasang surut air laut, energi air terjun, energi batu bara, energi nuklir, energi koversi panas samudra (OTEC : Ocean Thermal Energy Conversion), energi panas bumi, energi air, energi angin, energi biomassa/biogas.

F. Usaha

Kata usaha sudah tidak asing lagi bagi kita. Apa sebenarnya usaha itu? Sering kali kita mendengar orang berkata bahwa untuk mencapai suatu tujuan tertentu maka kita harus melakukan kerja atau usaha. Dalam fisika, usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara besarnya gaya yang diberikan pada benda dengan besar perpindahan benda tersebut. Usaha merupakan besaran skalar karena tidak memiliki arah dan hanya memiliki besar.

Usaha dalam fisika dikatakan bernilai jika usaha yang dilakukan menghasilkan perubahan kedudukan. Ketika sebuah gaya bekerja pada suatu benda sehingga menimbulkan perpindahan benda, dikatakan bahwa gaya melakukan usaha pada benda tersebut. Jika gaya sebesar F yang dapat menyebabkan balok berpindah sejauh s terletak pada sebuah garis lurus maka besarnya usaha W dapat dirumuskan sebagai berikut :

G. Hubungan antara Energi dengan Usaha

Sebelumnya telah disebutkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Bayangkan sebuah bola berada di atas lantai. Bola tersebut kemudian digerakkan ke atas dengan gaya F, akibatnya bola berpindah setinggi h. Hal ini berarti kita melakukan usaha untuk memindahkan bola dari lantai sampai setinggi h. Ketika bola bergerak, bola memiliki energi kinetik. Pada saat bola berada setinggi h, bola memiliki energi potensial. Besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan bola sama dengan selisih energi kinetiknya atau selisih energi potensialnya. Jadi, dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha sama dengan besarnya perubahan energi pada benda.

H. Daya

Daya adalah perubahan energi potensial atau energi kinetik tiap satu satuan waktu. Dengan demikian, daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan tiap satuan waktu. Daya merupakan besaran fisika yang mempunyai satuan J/s atau watt. Secara matematis daya dapat dituliskan sebagai berikut.

Jika gaya ototmu melakukan usaha W = 1 joule dalam selang waktu t = 1 sekon menurut persamaan di atas daya dari ototmu adalah :

P =  =  = 1 joule/sekon

Satuan daya dalam SI diberi nama watt (disingkat W) untuk menghormati James Watt, penemu mesin uap. Dengan demikian kita peroleh hubungan satuan.

1 watt = 1 joule/sekon

Satu watt (1W) adalah besar daya ketika usaha satu joule dilakukan dalam selang waktu satu sekon. Misalnya di sebuah lampu tertulis 10 watt, yang berarti bahwa lampu tersebut memindahkan energi listrik menjadi energi cahaya dan panas (melakukan usaha) sebesar 10 joule tiap detiknya.

Satuan daya selain watt antara lain : kilowatt, megawatt, daya kuda ( horse power = HP) = PK (poarde kracht).

Semakin besar daya yang dimiliki oleh suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain.

Penerapan daya dalam kehidupan sehari-hari ada banyak, adapun beberapa contoh daya yaitu sebagai berikut :

1.      Dua pekerja bangunan, A dan B sedang memindahkan beberapa batu bata dari tanah ke atas truk. Dalam waktu yang sama, pekerja A dapat memindahkan lebih banyak batu bata daripada pekerja B. Siapakah yang dayanya lebih besar?? Tentu saja pekerja A, karena dalam waktu yang sama, gaya otot A mampu melakukan usaha lebih besar daripada gaya otot B ( karena A dapat memindahkan batu bata lebih banyak), maka sudah pasti daya A lebih besar daripada B.

2.      Traktor memiliki daya lebih besar dari pada petani ketika keduanya bekerja membajak sawah. Mengapa? Alasannya serupa dengan contoh 1, yaitu dalam selang waktu yang sama traktor dapat melakukan usaha lebih besar daripada petani (karena traktor dapat membajaktanah lebih luas daripada petani).

3.      Saat kamu membeli dua buah bola lampu pijar dengan spesifikasi masing-masing 15 watt dan 60 watt. Manakah daya lampu yang lebih besar? Lampu 15 watt melakukan usaha dengan laju 15 joule dalam satu sekon. Dalam satu sekon yang sama, lampu 60 watt dapat melakukan usaha 60 joule. Karena dalam satu sekon, lampu 60 watt melakukan usaha lebih besar daripada lampu 15 watt, maka daya lampu 60 watt lebih besar daripada lampu 15 watt.

Hukum Newton

Kompetensi dasar :

5.2 Menerapkan hukum Newton untuk menyelesaikan berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari-hari.

Hukum-Hukum Newton Tentang Gerak

·         Hukum I Newton

Hukum I Newton berbunyi “ jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.”

Setiap benda bersifat lembam, artinya benda cenderung mempertahankan kedudukanya, yaitu benda diam akan tetap diam dan benda bergerak cenderung tetap bergerak. Hukum I Newton juga menggambarkan sifat benda yang selalu mempertahankan keadaan diam atau keadaan bergeraknya yang dimanakan inersia atau kelembaman. Oleh karena itu, hukum I Newton disebut juga Hukum Kelembaman.

Secara sistematis hukum I Newton dirumuskan :

F= 0

Artinya, resultan gaya-gaya yang bekerja sama dengan nol. Jika resultan gaya sebuah benda sama dengan nol, berarti benda tersebut tidak memiliki percepatan atau percepatan sama dengan nol.

Contoh penerapan hukum I Newton

1.      Apabila kita sedang naik bus yang sedang berjalan, maka kita juga bergerak terhadap tanah, walaupun kita diam di dalam bus. Apabila kita turun dari bus yang masih dalam keadaan berjalan, agar kita tidak terjatuh, maka kita harus berlari mengikuti gerak bus tersebut.

2.      Apabila kita naik kendaraan yang sedang berjalan dan tia-tiba direm mendadak, kita terdorong kedepan. Tetapi jika kendaraan mua-mula diam kemudian bergerak maju, kita akan terdorong ke belakang.

3.      Kardus yang berada diatas mobil akan terlempar ketika mobil tiba-tiba membelok.

4.      Selembar kertas ang ditauh di bawah gelas berisi air ditarik dengan cepat, maka gelas tidak akan bergerak sedikitpun.

5.      Ketika di depan sepeda motor yang sedang melaju kencang melintas mobil, maka pengemudi motor akan terlempar kedepan saat motor direm secara mendadak.

·         Hukum II Newton

Bayangkan jika suatu lemari didorong oleh kamu dibandingkan dengan didorong dibantu oleh temanmu, maka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yang bekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat. Sekarang bayangkan pula, jika kamu mendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnya sama dengan besar gaya yang digunakan untuk menggeser lemari maka meja tersebut akan bergeser lebih cepat.

 Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakin kecil massa suatu benda, benda akan lebih cepat bergerak. Peristiwa-peristiwa di atas sesuai dengan hukum II Newton yang berbunyi: Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.

Bunyi hukum II Newton yaitu “ percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda”.

Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut :

        Keterangan:

      a  : percepatan benda (m/s^2 )

            m : massa benda (kg)

Contoh penerapan hukum II Newton  

1.      Pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam keadaan diam.

2.      Jika terjadi tabrakan antara sebuah mobil dengan kereta api, biasanya mobil akan terseret puluhan bahkan ratusan meter dari lokasi tabrakan sebelum akhirnya berhenti. Terseretnya mobil menunjukkan terjadinya perubahan kecepatan pada mobil, karena massa mobil jauh lebih kecil dari pada massa kereta api, maka dengan gaya yang sama mobil medapan percepatan yang sangat besar, sedangkan kereta api tidak mengalami percepatan.

·         Hukum III Newton

Pernahkah kalian melihat seorang yang mendorong tembok? Apakah tembok itu bergeser? Tidak, karena tembok itu lebih kuat dari pada tangan kita, sebaliknya kita akan merasa terdorong ke belakang. Hal ini dikarenakan sebagai reaksi dari dorongan tanganmu tembok balik mengerjakan gaya ke tanganmu. Gaya pada tembok pada tanganmu inilah yang membuat kamu terdorong ke belakang.

Dari ilustrasi tersebut, Newton menyatakan bahwa gaya tunggal yang hanya melibatkan satu benda tak mungkin ada. Gaya hadir jika sedikitnya ada dua benda yang berinteraksi. Pada interaksi ini gaya-gaya selalu berpasangan. Jika A mengerjakan gaya pada B maka B akan mengerjakan gaya pada A. Gaya pertama dapat kamu sebut sebagai aksi dan gaya kedua sebagai reaksi. Ini tidak berarti bahwa aksi bekerja lebih dahulu baru timbul reaksi. Akan tetapi, kedua gaya ini terjadi bersamaan.

Bunyi Hukum III Newton yaitu, “ jika suatu benda pertama mengerjakan gaya terhadap benda kedua, maka benda kedua pun mengerjakan gaya terhadap benda pertama yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”. Kedua gaya tersebut adalah gaya aksi-reaksi. Secara matematis hukum III Newton dirumuskan :

F1 = - F2

                             Dimana :                            F1 = gaya aksi

                                                     F2 = gaya reaksi

Tanda negatif menunjukkan kedua gaya berlawanan arah.

Contoh penerapan hukum III Newton

1.      Untuk dapat bergerak ke depan, gurita memancarkan air ke belakang. Gaya yang terpancar itu diimbangi oleh gaya yang mendorong guria ke depan yang disebut gaya aksi-reaksi.

2.      Mesin roket atau jet melakukan gaya aksi melalui gas buangan ke belakang. Sebagai reaksinya, gas buangan tersebut melakukan gaya yang sama besarnya pada roket atau jet ke depan. Karena massa gas buangan kecil, gaya tersebut terlontar ke belakang dengan kecepatan tinggi. Gaya reaksi gas buangan mampu menggerakkan roket atau jet ke depan.

3.      Saat senapan ditembakkan oleh pemburu maka peluru terlontar, ternyata senapan juga mengguncang bahu pemburu yang menyangga senapan tersebut.

4.      Roda kendaraan melakukan gaya ke belakang pada jalan. Akibatnya jalan juga melakukan gaya dorong sama besarnya ke depan sebagai reaksi.

5.      Pada seorang penyelam, kaki dan tangan penyelam mendorong air ke belakang (gaya aksi) sehingga badan penyelam terdorong ke depan sebagai gaya reaksi.

Gaya

BAB 5. GAYA, USAHA dan ENERGI

Standar Kompetensi :

5. Memahami peranan usaha, gaya dan energi dalam kehidupan sehari-hari.

Kompetensi Dasar :

5.1 Mengidentifikasi jenis-jenis gaya, penjumlahan gaya dan pengaruhnya pada suatu benda yang dikenai gaya.

GAYA

A. Pengertian Gaya

ü  Gaya adalah suatu dorongan atau tarikan yang dapat mengakibatkan perubahan gerak benda atau bentuk benda.

ü  Berdasarkan sifatnya, gaya dibedakan menjadi dua 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 grafitasi.

ü  Macam-macam gaya berdasarkan penyebabnya yaitu :

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 ditimbulkan oleh mesin.

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

5.    Gaya grafitasi, 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 antara dua permukaan benda yang saling bersentuhan.

ü  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.

B. 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 dann waktu.
•      Satuan gaya dalam SI adalah Newton (N)
•     1Newton adalah gaya yang memberikan percepatan 1 m/s^2 kepada bendayang massanya 1 kg.
•      Satuan gaya dalam cgs adalah dyne (1 N = 10^5 dyne). 
•         Besar gaya diukur dengan neraca pegas atau dinamometer.

C. Melukis Gaya

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

ü  Contoh :

F = 50 N

Artinya, gaya F sebesar 50 N dengan arah ke kanan.

D. 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 bekerja.

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 :

1. Dua buah gaya masing-masing F1 20 N dan F2 7,5 N bekerja pada suatu benda dengan arah ke kanan. Hitung resultan kedua benda tersebut dan tentukanlah pula arahnya!

Penyelesaian

Diketahui    : F1 = 20 N ke kanan

             F2 = 7,5 N ke kanan

Dit              : R.......................?

Jawab         :

R = F1 + F2

   = 20 N + 7,5 N   = 27,5 N ke kanan

2.      Dua buah gaya yang segaris dan berlawanan arah.

Dua buah gaya segaris dan berlawanan arah sama dengan selisih gaya-gaya tersebut dan arahnya sama dengan arah gaya ya g lebih besar.

Contoh :

Dua buah gaya masing-masing F1 = 50 N ke kiri dan F2 = 30 N ke kanan. Hitung resultan gaya kedua buah bena tersebut dan tentukan pula arahnya!

Penyelesaian :

Diketahui    :  F1 = 50 N ke kiri

             F2 = 30 N ke kanan

Dit              : R.......................?

Jawab         :

R = F1 + F2

    =  - 50 N + 30 N                                     (tanda – menunjukkan arah yang berlawanan)

    = - 20 N

Karena R = -20 N, maka arah gaya tersebut ke kiri.

3.      Jika dua buah gaya yang bekerja pada suatu titik saling tegak lurus, maka resutannya dirumuskan sebagai berikut :

4.      Jika dua buah gaya segaris yang sama besarnya tetapi berlawanan arah, resultanya sama dengan nol, maka benda tidak mengalami perubahan gerak dan dikatakan dalam keadaan seimbang.

R = 0

 

E. Gaya Gesekan

Pernahkah kamu mengamati permukaan ban mobil ? Mobil memiliki permukaan yang kasar dan beralur. Jika mobil dipakai terus menerus, lama kelamaan ban mobil akan menjadi aus / licin. Mengapa bisa terjadi hal demikian?

Jadi, ban mobilselalu berhadapan dengan permukaan jalan yang kasar. Permukaan jalan kasar inilah yang terus menerus mengikis ban mobil hingga akhirnya aus atau licin. Gesekan antara permukaan jalan dengan ban mobil dinamakan gaya gesek. Gaya gesek mempunyai arah yang berlawanan dengan arah gerak benda. Sehingga dapat disimpulkan bahwa gaya gesek adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua buah benda yang bergesekan dan arahnya belawanan dengan arah gerak benda.

-          Ciri – ciri gaya gesek :

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 menjadi 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 padabenda yang bergerak.

-          Besarya gaya gesekan dipengaruhi oleh :

1.      Kekasaran permukaan benda.

2.      Luas permukaan bidang.

3.      Gaya tekan pada bidang.

-          Gaya gesek ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan, seperti berikut :

1.      Gaya gesek yang menguntungkan, antara lain :

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

b.      Gesekan pada rem untuk memperlambat jalanya kendaraan.

c.       Gesekan antara telapak kaki dengan permukaan lantai, sehingga kita dapat berjalan.

d.      Gaya gesek antara amplas dengan kayu sehingga permukaan kayu menjadi halus, dan masih banyak yang lain.

2.      Gaya gesek yang merugikan, antara lain :

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

b.      Gesekan antara ban dengan aspal sehingga ban menjadi aus.

c.       Gesekan pada rem sehingga jalannya kendaraan terhambat.

d.      Gesekan mobil dengan udara sehingga mobil berjalan lambat, dan lain-lain.

-          Untuk mengurangi gaya gesek dilakukan dengan cara :

a.       Menaruh benda di atas roda

b.      Memisahkan dua permukaan dengan udara

c.       Memperlicin permukaan benda dengan pelumas.

F. Berat dan Massa

Didalam kehidupan sehari-hari, kadang istilah berat disalah artikan sebagai massa, misalnya seorang anak mempunyai berat 25 Kg. Penggunaan kata berat di situ tidak tepat, karena yang dimaksud adalah massa benda (badan). Untuk mengetahui lebih lanjut, kama berikut inilah perbedaan massa dengan berat :

No.	Berat	Massa
1 2 3 4	Besarnya tergantung tempatnya Alat ukurnya neraca pegas Satuannya newton Besaran vektor dan besaran turunan	Dimana-mana selalu tetap Alat ukurnya neraca ohaus (timbangan) Satuanya Kg Besaran skalar dan besaran pokok

-          Massa adalah ukuran banyaknya materi yang terkandung dalam suatu benda. Diukur dengan neraca dan satuan 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 vektor karena memiliki nilai dan arah. Arah berat selalu tegak lurus terhadap permukaan bumi, berat diukur dengan menggunakan dinamometer dan mempunyai satuan dalam SI Newton (N).
      Perbandingan antara berat dan massa benda disebut dengan percepatan grafitasi, yang dirumuskan : 

-         

W = m . g

                                dimana : W = berat benda (N)

                                               m = massa benda (Kg)                                                                                                                               g  = percepatan grafitasi (m/s^2)

-          Besarnya percepatan grafitasi dipermukan bumi tidak tepat sama. Misalnya percepatan grafitasi di daerah kutub dengan daerah khatulistiwa itu berbeda. Hal ini dikarenakan jari-jari bumi di daerah khatulistiw. Percepatan grafitasi bumi di daerah kutub lebih besar dari pada percepatan bumi di daerah khatulistiwa.

G. Berat Jenis

ρ = m/v

Massa jenis adalah massa benda tiap satuan volume, dapat dirumuskan :

Berat jenis suatu benda adalah berat benda setiap satuan volume. Masing-masing jenis benda walaupun volumenya sama tetapi beratnya bisa berbeda-beda. Berat benda tiap satuan volume disebut berat jenis. Secara matematis berat jenis dapat dirumuskan :