173
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
Gaya yang dimaksud pada percakapan di atas merupakan gaya dalam kehidupan sehari-hari yang memiliki arti gerakan yang bagus. Lalu, apa pengertian
gaya dalam fisika? Agar dapat lebih memahami pengertian gaya dalam fisika, lakukanlah kegiatan
berikut
Praktikum 1
Gaya A. Tujuan
Memahami pengertian gaya dalam fisika.
B. Alat dan Bahan
1. Meja
1 buah 2.
Bola kasti 1 buah
3. Tongkat pemukul
1 buah 4.
Lilin mainan malamplastisin secukupnya
C. Langkah Kerja
1. Doronglah sebuah meja Apa yang terjadi?
2. Tariklah meja tersebut Apa yang terjadi?
3. Bentuklah lilin mainan malamplastisin menjadi bola
4. Letakkan bola tersebut di atas meja kemudian tekan dengan jarimu Apa yang terjadi?
5. Pergilah ke halaman sekolah Lempar bola kasti ke arah temanmu Minta temanmu
tadi untuk memukul bola kasti yang kamu lempar dengan tongkat pemukul Apa yang terjadi? Berhati-hatilah saat melempar dan memukul bola kasti agar bola tidak
mengenai tubuh siapa pun dan tidak memecahkan kaca
6. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas Sampaikan kesimpulanmu di depan kelas
untuk didiskusikan bersama gurumu 7.
Kembalikan semua peralatan ke tempat semula
Eh, Nina gayamu pada
lomba tari tadi benar-benar
hebat. Ah, kamu
bisa saja.
Karena aku giat berlatih
untuk mengikuti lomba ini.
Benar, kamu bergaya seperti
penari yang sudah terkenal.
Di unduh dari : Bukupaket.com
174
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
Berdasarkan kegiatan di atas, mendorong meja berarti memberikan gaya dorong pada meja. Sedangkan menarik meja berarti memberikan gaya tarik pada
meja. Saat kamu menekan lilin mainan dengan jari berarti kamu memberikan gaya
tekan pada lilin mainan. Gaya tekan yang kamu berikan pada lilin mainan mampu mengubah bentuk lilin mainan.
Hal yang berbeda terjadi ketika temanmu memukul bola yang kamu lemparkan. Saat temanmu memukul bola, ia memberi gaya yang mengubah arah
gerak bola. Dari penjelasan di atas dapat kita simpulkan bahwa
gaya adalah tarikan atau
dorongan yang dapat mengakibatkan perubahan gerak dan atau bentuk benda. Gaya dapat kita bedakan menjadi dua, yaitu gaya sentuh dan gaya tak sentuh.
1. Gaya Sentuh
Seseorang yang sedang mengangkat barbel berarti memberikan gaya pada barbel. Orang tersebut memberikan gaya dengan kontak langsung
dengan barbel. Gaya inilah yang dikenal dengan gaya sentuh. Gaya sentuh
adalah gaya yang bekerja pada benda akibat adanya sentuhan. Contoh gaya sentuh antara lain gaya otot dan gaya gesek.
2. Gaya Tak Sentuh
Perhatikan gambar 15.2 di samping Sebatang magnet dapat menarik besi dengan mudah tanpa perlu disentuhkan pada besi. Gaya
yang dimiliki magnet merupakan contoh gaya tak sentuh. Jadi gaya tak
sentuh adalah gaya yang bekerja pada benda tanpa adanya sentuhan
dengan benda tersebut. Contoh gaya tak sentuh antara lain gaya gravitasi bumi dan gaya listrik.
Dalam fisika ada bermacam-macam gaya, di antaranya adalah sebagai berikut.
1. Gaya Berat
Gaya berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Gaya berat akan kita bahas lebih lanjut pada sub D.
2. Gaya Normal
Gaya normal adalah gaya sentuh yang timbul akibat sentuhan dua benda. Arah gaya normal selalu tegak lurus terhadap bidang
sentuh. Besarnya gaya normal suatu benda yang terletak pada bidang horisontal sama dengan berat benda dan dirumuskan sebagai berikut.
G N
=
G w
= m . g . . . 15.1
Keterangan:
G N
: gaya normal N G
w : gaya berat N
3. Gaya Tegangan Tali
Gaya tegangan tali bekerja pada dua benda yang dihubungkan oleh tali. Besarnya gaya tegangan tali sebuah benda yang digantung dirumuskan
sebagai berikut.
Gaya
Gambar 15.2 Magnet memiliki
gaya tarik magnet
Gambar 15.3 Balok memberikan
gaya pada meja sebesar
G w
, sedang- kan meja memberikan gaya pada
balok sebesar G
N . Besar
G N
=
G w
G N
G w
Rep. www .pbs.or
g
Di unduh dari : Bukupaket.com
175
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
Gambar 15.5 Neraca
pegas
G T
– m . g = 0 . . . 15.2
Jika benda bergerak ke atas dengan percepatan K
a , berlaku
persamaan berikut.
G T
– m . g = m . G
a . . . 15.3
Jika benda bergerak ke bawah dengan percepatan K
a , berlaku
persamaan berikut. m . g –
G T
= m . G
a . . . 15.4
Keterangan:
G T
: gaya tegangan tali N
G a
: percepatan ms
2
g : percepatan gravitasi ms
2
g = 10 ms
2
m : massa benda kg
4. Gaya Gesek
Gaya gesek terjadi pada bidang sentuh antara permukaan dua benda. Arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek akan
kita pelajari pada sub C.
5. Gaya Tekan
Tekanan merupakan besarnya gaya tekan tiap satuan luas permukaan. Tekanan dirumuskan sebagai berikut.
G F
P A
. . . 15.5
Keterangan:
P : tekanan Nm
2
atau Pa
G F
: gaya tekan N A : luas permukaan m
2
Gaya merupakan besaran turunan yang diturunkan dari besaran pokok panjang, massa, dan waktu. Gaya memiliki besar dan arah sehingga gaya
termasuk besaran vektor. Satuan gaya dalam sistem SI adalah newton disingkat N. Satu newton didefinisikan sebagai besarnya gaya yang
memberikan percepatan sebesar 1 ms
2
kepada benda yang mempunyai massa 1 kg. Jadi, 1 N = 1 kg.ms
2
. Satuan gaya dalam sistem cgs adalah dyne dibaca dine. Satu dyne
adalah besarnya gaya yang memberikan percepatan sebesar 1 cms
2
pada benda yang bermassa 1 gram. Hubungan antara newton dengan dyne adalah
sebagai berikut. 1 N = 1 kg.ms
2
1 N = 1 × 1.000 g × 100 cms
2
1 N = 100.000 g.cms
2
1 N = 10
5
dyne Jadi, 1 N = 10
5
dyne.
Gambar 15.4 Tali meregang
akibat gaya berat benda
G N
G w
Di unduh dari : Bukupaket.com
176
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
Kerja Mandiri 1 Praktikum 2
Pengukuran Gaya A. Tujuan
Mengukur besar gaya dengan menggunakan neraca pegas.
B. Alat dan Bahan
1. Beban
3 buah berbeda massa 2.
Neraca pegas 1 buah
3. Statif dan klem
1 set
C. Langkah Kerja
1. Gantungkan neraca pegas pada statif
2. Kaitkan beban I pada neraca pegas Catat besar gaya yang ditunjukkan oleh neraca
pegas 3.
Ganti beban I dengan beban II, kemudian ganti dengan beban III Catat ketiga hasil pengukuranmu ke dalam tabel berikut
No. Beban
Besar Gaya
1. Beban I
. . . N 2.
Beban II . . . N
3. Beban III
. . . N
4. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas Sampaikan kesimpulanmu di depan kelas
untuk didiskusikan bersama gurumu 5.
Jangan lupa untuk mengembalikan semua peralatan ke tempat semula
Untuk menguji pemahamanmu tentang pengertian gaya, kerjakan pelatihan berikut
Kerjakan soal berikut dengan tepat 1.
Apa yang dimaksud dengan gaya? 2.
Dapatkah gaya mengakibatkan perubahan pada suatu benda? Perubahan apa saja yang terjadi?
3. Apakah satuan SI untuk gaya? Diturunkan dari satuan besaran apa sajakah satuan gaya?
Besarnya gaya yang bekerja pada sebuah benda dapat diukur dengan menggunakan neraca pegas. Besar gaya tersebut ditunjukkan oleh jarum
penunjuk yang terdapat pada neraca pegas. Untuk lebih memahami cara mengukur dengan menggunakan neraca pegas, lakukanlah kegiatan berikut
Di unduh dari : Bukupaket.com
177
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
B. Resultan Gaya
Ada kalanya suatu benda dikenai lebih dari satu gaya. Dua gaya atau lebih yang bekerja pada suatu benda dapat
dijumlahkan. Penjumlahan dari gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda disebut
resultan gaya . Untuk
menjumlahkan beberapa gaya kamu harus melukiskan gaya-gaya yang bekerja.
Sebelumnya telah disebutkan bahwa gaya merupakan besaran vektor yang memiliki arah dan besar. Gaya dapat digambarkan sebagai garis berupa anak
panah. Gaya biasa disimbolkan dengan
G F
. Perhatikan gambar 15.6 di atas 1.
Titik O merupakan titik pangkal gaya yang disebut titik tangkap gaya. 2.
OA merupakan panjang anak panah yang menunjukkan besarnya gaya. 3.
Arah anak panah menunjukkan arah gaya. Gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda dapat berupa gaya-gaya yang
searah, berlawanan arah, saling tegak lurus, atau saling membentuk sudut. Berikut ini akan kita pelajari resultan gaya-gaya yang searah dan berlawanan arah.
1. Resultan Gaya-gaya Searah
Simaklah percakapan berikut
Gambar 15.6 Gaya digam-
barkan sebagai anak panah
A
Wah, ternyata mendorong meja
bersama-sama akan lebih
mudah. Benar, karena
gaya yang kita berikan pada meja
dijumlahkan.
Gambar 15.7 Resultan gaya-gaya
searah
Berdasarkan peristiwa di atas dapat diperoleh kesimpulan bahwa gaya dorong kedua anak tersebut menghasilkan sebuah resultan gaya
yang mampu menggerakkan meja. Perhatikan gambar 15.7 di samping Dari gambar dapat disimpulkan bahwa resultan dua gaya
atau lebih yang searah dan segaris dirumuskan sebagai berikut.
G R
=
G F
1
+
G F
2
+
G F
3
+ . . . +
G F
n
. . . 15.6
Keterangan:
K R
: resultan gaya N n : banyaknya gaya
Dengan demikian, dua buah gaya atau lebih yang segaris dan searah dapat diganti dengan sebuah gaya lain yang besarnya sama
dengan jumlah gaya-gaya tersebut.
O
G F
Resultan Gaya
G F
1
G F
2
G F
1
G F
2
G R
Di unduh dari : Bukupaket.com
178
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
2. Resultan Gaya-gaya yang Berlawanan Arah
Perhatikan gambar 15.8 di samping Tentu kalian pernah mengikuti atau melihat lomba tarik tambang. Pada lomba tarik
tambang tahukah kamu kemana tali akan bergerak? Tentu tali akan bergerak ke arah tim yang kuat, bukan?
Apabila pada sebuah benda bekerja dua gaya yang segaris tetapi berlawanan arah, besarnya kedua gaya tersebut
dapat diganti dengan sebuah gaya yang besarnya sama dengan selisih kedua gaya tersebut dan arahnya sama dengan
arah gaya yang besar. Perhatikan gambar 15.9 di samping
Dari gambar 15.9 dapat dirumuskan:
G R
=
G F
1
–
G F
2
. . . 15.7
Keterangan:
G F
1
: gaya pertama yang lebih besar N
G F
2
: gaya kedua yang lebih kecil N
Guna membantumu memahami resultan gaya pada suatu benda, simaklah contoh soal berikut Setelah kamu memahami
contoh soal tersebut, kerjakan latihan di bawahnya
Gambar 15.8 Lomba tarik tambang memper-
lihatkan resultan gaya-gaya yang berlawanan arah
Gambar 15.9 Resultan gaya-gaya
yang berlawanan arah
Contoh Soal
1. Dua orang anak mendorong sebuah lemari dengan gaya searah masing-masing 25
N dan 33 N. Berapakah resultan gaya kedua anak tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
G F
1
= 25 N
G F
2
= 33 N Ditanyakan:
G R
= . . .? Jawab:
Kedua anak tersebut mendorong lemari sehingga kedua gaya yang diberikan searah.
G R
=
G F
1
+
G F
2
G R
= 25 + 33
G R
= 58 N Jadi, resultan gaya kedua anak adalah 58 N.
2. Dua buah gaya masing-masing
G F
1
= 12 N ke kanan dan
G F
2
= 8 N ke kiri. Tentukan besar dan arah resultan gaya-gaya tersebut
Penyelesaian:
Diketahui:
G F
1
= 12 N ke kanan
G F
2
= 8 N ke kiri Ditanyakan:
G R
= . . .?
G F
1
G F
2
G F
2
G F
1
G R
Rep. www .devigirsang.blogspot.com
Di unduh dari : Bukupaket.com
179
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
Jawab: Karena kedua gaya berlawanan arah maka
G R
=
G F
1
–
G F
2
G R
= 12 – 8
G R
= 4 N ke kanan Jadi, resultan kedua gaya tersebut adalah 4 N ke arah kanan.
Kerja Mandiri 2
Kerjakan soal berikut dengan tepat 1.
Tiga buah gaya segaris dan searah masing-masing besarnya 2 N, 5 N, dan 10 N. Tentukan resultan gaya-gaya tersebut
2. Perhatikan gambar di bawah ini
Tentukan besar dan arah resultan gaya-gaya tersebut
C. Gaya Gesek
Gelindingkan sebuah bola di atas lantai yang licin, apa yang terjadi? Ternyata bola meluncur terus
sepanjang lantai. Sekarang gelindingkan bola tersebut di atas tanah Apakah yang terjadi? Ternyata
gerakan bola akan semakin lambat dan akhirnya berhenti. Mengapa demikian? Hal ini terjadi karena
adanya
gaya gesek antara bola dengan tanah. Gaya
gesek dapat terjadi pada zat padat, cair, bahkan gas. Benda-benda yang bergesekan selalu menimbulkan
panas. Gaya gesek ada 2 macam, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Gaya gesek statis terjadi pada benda diam atau
akan bergerak. Sedangkan gaya gesek kinetis terjadi pada benda yang bergerak. Untuk lebih memahami gaya gesek, lakukanlah kegiatan berikut ini
Gambar 15.10 Bola yang menggelin-
ding di tanah kasar mengalami gaya gesek
Gaya Gesek
2 N 4 N
4 N 5 N
D o
k. P
en erb
it
Di unduh dari : Bukupaket.com
180
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Gaya
Praktikum 3
Gaya Gesek A. Tujuan
Mengetahui besar gaya gesek pada benda yang memiliki kekasaran yang berbeda.
B. Alat dan Bahan