No Konsep
Kode Miskonsepsi
Item CI3
Gaya akhir untuk menentukan
menetapkan penentuan gerak
3A, 4B, 15B, 17C
6. Beberapa
pengaruh dalam gerak
Hambatan Gravitasi
Other Influences on
Motion CF
Gaya Centrifugal 2C, 2D, 2E
Ob Adanya hambatan
6A, 7E R1
Besar massa menyebabkan benda
berhenti bergerak 20A, 20B
R2 Gaya yang mengatasi
hambatan sehingga benda bergerak
19B, 19D
R3 Hambatan yang
berlawanan dengan gaya
19E
G1 Adanya tekanan udara
dan gravitasi 6C, 10E
G2 Gravitasi untuk massa
10D G3
Benda yang lebih berat jatuh lebih cepat
1E G4
Pertambahan gravitasi sebanding dengan
kecepatan jatuhnya benda
10B
G5 Gravitasi bekerja
setelah benda dikenai dorongan
9D
J. Calon Guru
Orang-orang yang masuk atau memlilih jurusan pendidikan saat memasuki jenjang perkuliahan bisa disebut seorang calon guru karena
mereka disiapkan untuk mengajar di dunia pendidikan di beberapa jenjang sekolah di Indonesia. Dibangku perkuliahan, para calon guru belajar
mengenai hal-hal tentang dunia pendidikan, serta materi-materinya sesuai
dengan jurusan yang diambil, misalnya pendidikan Fisika, mahasiswa akan belajar tentang materi Fisika yang akan di ajarkan di sekolah dan
mendalaminya. Seorang calon guru hanya dapat melaksanakan tugasnya dengan
baik jika memperoleh jawaban yang jelas dan benar tentang apa yang dimaksud pendidikan. Jawaban yang benar tentang pendidikan diperoleh
melalui pemahaman terhadap unsur-unsurnya, konsep dasar yang melandasinya, dan wujud pendidikan sebagi sistem.
Untuk pelajaran Fisika, kritik terhadap para guru fisika baru atau calon guru adalah mereka kurang kompoten sebagai guru, yaitu 1 kurang
menguasai bahan fisika, dan 2 kurang mampu mengajarkan bahan itu kepada siswa dengan tepat, menarik dan efektif Suparno Paul, 2007.
K. Konsep Gaya
1. Kinematika
Kinematika adalah suatu konsep tentang gerakan. Berisi pembahasan tentang gerakan benda tanpa mempertimbangkan
penyebab gerakan tersebut. Dalam kinematika ada beberapa konsep yang mendukung, tetapi yang akan dibahas sesuai dengan yang
disajikan pada Tabel II.1. a.
Kelajuan dan Kecepatan Sesaat Kelajuan didefinisikan sebagai cepat rambatnya perubahan
jarak terhadap perubahan waktu Bob Foster, 2004. Sedangkan,
kecepatan didefinisikan sebagai cepat lambatnya perubahan kedudukan benda terhadap waktu Bob Foster, 2004. Kelajuan
merupakan besaran skalar, sehingga tidak perlu tahu arah gerak benda tersebut. Kecepatan merupakan besaran vektor, sehingga
harus tahu arah gerak benda tersebut. Setelah mengetahui definisi kelajuan dan kecepatan secara
umum, maka akan dipersempit lagi menjadi kelajuan sesaat dan kecepatan sesaat. Kecepatan sesaat adalah sebuah benda yang
sedang bergerak didefinisikan sebagai kecepatan rata-rata untuk selang waktu Δt yang mendekati nol Marthen Kanginan, 2006.
Sedangkan kelajuan sesaat adalah besarnya kecepatan sesaat Bob Fster, 2004.
b. Percepatan
Sebuah benda yang sedang bergerak terkadang mengubah kecepatannya sehingga dikatakan benda tersebut dipercepat atau
diperlambat. Percepatan
bertanda positif
jika kecepatan
bertambah, dan negatif jika kecepatan benda berkurang disebut juga perlambatan. Percepatan didefinisikan sebagai perubahan
kecepatan dibagi dengan perubahan waktu Foster Bob, 2004. �̅ =
� − � −
=
∆� ∆
Besaran ā adalah vektor, karena diperoleh dari pembagian sebuah vektor Δv dengan skalar Δt. Jadi percepatan juga
ditentukan oleh besar dan arahnya. Arahnya sama dengan Δv dan
besarnya adalah |
∆� ∆
|. Besar percepatan ini dinyatakan dalam satuan kecepatan dibagi oleh satuan waktu, misalnya ms
2
. Besaran ā pada persamaan di atas disebut percepatan rata-
rata karena tidak dijelaskan apa-apa tentang perubahan kecepatan terhadap waktu dalam selang Δt, yang diketahui hanyalah
perubahan kecepatan netto dan selang waktu totalnya. Jika perubahan kecepatan vektor dibagi selang waktunya,
∆� ∆
, ternyata konstan, tidak bergantung kepada selang waktu pengukuran
percepatan, maka kita peroleh percepatan konstan. Percepatan konstan berarti perubahan kecepatan terhadap waktu seragam,
baik besar maupun arahnya. Jika tidak ada perubahan kecepatan, artinya jika kecepatan konstan, baik besar maupun arahnya, maka
Δv sama dengan nol untuk setiap selang waktu dan percepatannya juga sama dengan nol.
Jika percepatan rata-rata yang diukur dalam berbagai selang waktu ternyata tidak konstan, maka dikatakan bahwa benda
mengalami percepatan yang berubah. Percepatan dapat berubah besarnya, arahnya atau kedua-duanya. Dalam hal ini kita perlu
mengetahui percepatan pertikel dalam suatu saat sembarang, yang disebut sebagai percepatan sesaat Haliday, 1985.
Salah satu contoh gerak lengkung dengan percepatan konstan adalah gerak peluru proyektil. Gerak ini adalah gerak
dua dimensi dari partikel yang dilemparkan miring ke udara,
misalnya gerak bola pada permainan kasti. Kita anggap bahwa pengaruh gesekan udara terhadap gerak ini dapat diabaikan.
Gerak peluru yang sering disebut juga gerak parabola adalah gerak dengan percepatan konstan g yang berarah ke bawah,
dan tidak ada komponen percepatan dalam arah horizontal. c.
Penjumlahan Vektor Kecepatan Kecepatan tidak hanya mengacu pada seberapa cepat
sesuatu bergerak tetapi juga arahnya. Besaran seperti kecepatan yang memiliki arah dan besar merupakan suatu besaran vektor.
Ada dua kecepatan, yaitu kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat.
1. Kecepatan rata-rata
Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi perpindahan dengan selang waktu tempuhnya Marthen
Kanginan, 2006. Untuk gerak lurus satu dimensi, maka persamaan kecepatan rata-rata yaitu:
�̅ = ∆
∆ = −
−
Dalam gerak dalam bidang dua dimensi definisinya tetap, hanya
∆ diganti dengan vektor posisi ∆ .
�̅ = ∆
∆ = −
−
dengan adalah posisi pada = dan adalah posisi pada
= . Bentuk konponen dari kecepatan rata-rata
�̅ kita peroleh dengan mensubstitusi
∆ dengan ∆ + ∆ ke dalam persamaan di atas.
�̅ = ∆ + ∆
∆ =
∆ ∆ +
∆ ∆
�̅ = �̅ + �̅ dengan
�̅ =
∆ ∆
=
− −
�� �̅ =
∆ ∆
=
− −
2. Kecepatan sesaat
Kecepatan sesaat didefinisikan sebagai kecepatan rata- rata untuk selang waktu
∆ yang mendekati nol Marthen Kanginan, 2006.
Untuk kecepatan sesaat gerak pada bidang dua dimensi, dinyatakan:
� = �
� Bentuk komponen dari kecepatan sesaat
� kita peroleh dengan mensubstitusi
= + dalam Persamaan di atas,
� = �
� +
= �
� + �
� � = � + �
dengan � =
� �
�� � =
� �
2. Hukum Newton
a. Hukum I Newton
Hukum I Newton menyatakan: “Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak
dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol
” Giancoli, 2001. Hukum ini melibatkan sifat benda, yaitu inersia. Inersia
kelembaman sebuah benda merupakan kecenderungan benda untuk tetap mempertahankan keadaannya terhadap perubahan
gerak padanya. Dengan kata lain, sebuah benda yang diam cenderung tetap diam, atau sebuah benda yang sedang bergerak
cendenrung akan bergerak lurus dengan kelajuan konstan. Seberapa besar inersia sebuah benda dinyatakan oleh besaran
massa. Semakin besar massa sebuah benda, semakin besar inersianya, sehingga diperlukan gaya yang lebih besar untuk
mengubah keadaan gerak benda. Karena Hukum I Newton berkaitan dengan inersia benda, maka seringkali Hukum I Newton
disebut hukum inersia Bob Foster, 2004. Dalam buku yang berjudul Terpadu Fisika SMA untuk
Kelas X, Bob Foster menjelaskan gaya-gaya yang bekerja pada seseorang yang duduk dengan posisi seperti di bawah ini.
Gambar II.1. a Orang berada dalam keadaan diam. b Diagram gaya yang bekerja
.
Gaya total gaya resultan pada yang sedang mendorong meja tetapi orang dan meja tersebut tetap diam, maka dapat kita tuliskan
sebagai F: F = F
1
+ F
2
+ F
3
+ F
4
+ F
5
+ F
6
Karena orang tersebut diam, berarti kelajuannya konstan = 0, maka menurut Hukum I Newton, gaya F harus sama dengan nol,
sebagaimana yang ditujukan pada gambar penjumlahan vektor-vektor gaya secara grafik. Secara matematik, kita tuliskan Hukum I Newton
sebagai Jika ΣF
i
= 0, maka v = konstan. b.
Hukum II Newton Dalam buku yang berjudul Fisika 2001, Giancoli menjelaskan
bahwa hukum I Newton menyatakan bahwa jika tidak ada gaya total yang bekerja pada sebuah benda, benda tersebut akan tetap diam, atau
jika sedang bergerak, akan tetap bergerak dengan laju konstan dalam garis lurus. Apabila ada gaya total yang diberikan pada benda tersebut,
Newton berpendapat bahwa kecepatan akan berubah. Suatu gaya total yang diberikan pada sebuah benda mungkin menyebabkan lajunya
bertambah. Atau, jika gaya total itu mempunyai arah yang berlawanan dengan gerak, gaya tersebut akan memperkecil laju benda itu. Jika arah
gaya total yang bekerja berbeda dengan arah sebuah benda yang bergerak, maka arah kecepatannya akan berubah dan mungkin besarnya
juga. Karena perubahan laju atau kecepatan merupakan percepatan, dapat kita katakan bahwa gaya total menyebabkan percepatan.
Giancoli 2001, menjelaskan percepatan dan gaya. Bayangkan gaya yang diperlukan untuk mendorong sebuah gerobak yang
gesekannya minimal. Apabila mendorong dengan pelan tetapi dengan gaya byang konstan dalam selang waktu tertentu, Anda akan
mempercepat gerobak tersebut dari keadaan diam sampai laju tertentu, misalnya 3 kmjam. Jika Anda mendorong dengan gaya dua kali lipat,
maka gerobak tersebut mencapai 3 kmjam dalam waktu setengah kali sebelumnya. Berarti percepatan akan dua kali lipat lebih besar. Jika Anda
menggandakan gaya, percepatan akan menjadi dua kali lipat pula dan seterusnya. Dengan demikian, percepatan sebuah benda berbanding lurus
dengan gaya total yang diberikan. Tetapi percepatan juga bergantung pada massanya. Makin besar makin kecil percepatan, walaupun gayanya
sama, sehingga percepatan sebuah benda berbanding terbalik dengan massanya. Secara umum dinyatakan:
“Percepatan sebuah benda benbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah
percepatan sama dnegan arah gaya total yang bekerja padanya” Sehingga
� = ∑
∑ = �
c. Hukum III Newton
Pasangan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan, dan bekerja pada dua benda berbeda disebut sebagai pasangan gaya aksi-
reaksi. Newton menyatakan pasangan aksi-reaksi ini dalam Hukum III Newton yang berbunyi:
“ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah
terhadap benda yang pertama ” Giancoli, 2001.
Dengan kata lain, jika benda A melakukan gaya pada benda B, maka benda B akan melakukan gaya pula pada benda A dengan gaya
yang sama besar tetapi berlawanan arah, kedua gaya terletak sepanjang garis lurus yang menhubungkan kedua benda Halliday, 1985.
3. Posisi
Vektor Vektor adalah besaran yang mempunyai besar angka dan
arah. Penjumlahan vektor-vektor dengan menggunakan dalil phytagoras hanya berlaku untuk vektor-vektor yang tegak lurus.
Untuk vektor yang tidak tegak lurus, kita bisa menggunakan cara grafis, yaitu metode jajargenjang dan metode poligon. Di samping
itu, kita juga bisa menggunakan rumus analitis jika sudut antara kedua vektor diketahui Bob Foster, 2004.
4. Macam-macam Gaya
a. Gaya Gesek
Gesekan adalah gerakan relatif antara dua permukaan yang bersinggungan sedemikian hingga akibat persinggungan tersebut,
gerakan yang satu terhadap yang lain menjadi tidak leluasa dan mengalami hambatan Soedojo Peter, 2004. Halliday 1985,
menjelaskan bahwa jika permukaan suatu benda bergesekan dengan permukaan benda lain, maka masing-masing benda akan
melakukan gaya gesekan satu terhadap yang lain. Gaya gesekakn pada masing-masing benda berlawanan arah dengan gerak
relatifnya terhadap benda lain. Gaya gesekan secara otomatis melawan gerak.
Gaya gesek adalah suatu gaya penting yang menyumbang pada kondisi keseimbangan benda. Gaya gesek statis cenderung
untuk mempertahankan keadaan diam benda ketika sebuah gaya dikerjakan pada benda yang diam. Gaya gesekan kinetis atau
dinamis cenderung untuk mempertahankan keadaan bergerak dari benda yang sedang bergerak Kanginan Marthen, 2006.
b. Hambatan Udara
Benda yang bergerak dibumi harus melalui udara. Udara tersusun atas molekul-molekul yang dapat menghambat gerak benda
sehingga benda akan lebih sulit bergerak maju. Molekul udara dapat mampat, membuat ruang bagi benda bergerak untuk
melewatinya. c.
Gravitasi Galileo menyatakan bahwa benda-benda yang dijatuhkan
didekat permukaan Bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama, g, jika hambatan udara dapat diabaikan Giancoli, 2001.
Gaya yang menyebabkan percepatan ini disebut gaya gravitasi. Penerapan Hukum II Newton untuk gaya gravitasi, percepatan a,
kita gunakan percepatan ke bawah yang disebabkan oleh gravitasi g. Dengan demikian, gaya gravitasi pada sebuah benda, F, yang
besarnya biasa disebut berat, dapat ditulis sebagai F = mg
Jika suatu benda bekerja gaya, gaya itu pasti disebabkan oleh benda lain Hukum III Newton. Oleh karena setiap benda
yang dilepas selalu jatuh bebas ke permukaan Bumi, Newton menyimpulkan bahwa pusat Bumilah yang mengerjakan gaya
pada benda itu, yang arahnya selalu menuju ke pusat Bumi Marthen Kanginan, 2002. Newton menganalisis tentang
gravitasi sehingga mengahasilkan hukum gravitasi universal-nya yang terkenal yang bisa kita nyatakan sebagai berikut Giancoli,
2001: “semua partikel di dunia ini menarik partikel lain dengan gaya
yang berbanding lurus dengan hasil kali massa partikel-partikel itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antaranya.
Gaya ini bekerja sepanjang garis yang menghubungkan kedua partikel itu”
Besar gaya gravitasi dapat dituliskan sebagai: =
Dengan m
1
dan m
2
adalah massa kedua partikel, r adalah jarak antaranya, dan G adalah konstanta universal yang harus diukur
secara eksperimen dan menpunyai nilai numerik yang sama untuk semua benda.
L. Penilaian dengan Persen
