GERAK BENDA & GAYA

Materi Pertemuan ke-8

Konsep gerak dan gaya
Pada konsep gerak terdapat beberapa istilah penting dan perlu dibedakan siswa, yaitu:
a) jarak
b) perpindahan
c) kelajuan
c) kecepatan
c) percepatan.
Siswa sudah mengetahui bahwa setiap benda dapat bergerak. Bergerak artinya, berpindah posisi dari titik acuan semula.
Benda bergerak melaui lintasannya berupa :
a) lintasan lurus
b) melingkar
c) parabola
d) tidak beraturan.
Benda yang melintas pada lintasan lurus melibatkan: jarak, waktu dan kecepatan.
Untuk memahami perbedaan jarak dan perpindahan, pahami ilustrasi berikut!
Jarak rumah siswa dan sekolah adalah 2,5 km. Jika siswa pergi dan pulang sekolah maka jarak yang ditempuhnya adalah 5 km.
Akan tetapi perpindahan siswa adalah 0 karena tidak ada selisih posisi awal dan akhir tidak ada. Jadi,
1.Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh benda.
2.Perpindahan adalah selisih jarak lurus antara posisi awal dengan posisi akhir.
Selanjutnya perbedaan kelajuan dan kecepatan.
3.Kelajuan adalah kemampuan menempuh jarak tertentu pada setiap detiknya. Bisa dirumuskan dengan :
v = S/t
Dimana :
v = kelajuan (m/s)
S = jarak tempuh (m)
t = waktu (s)
4.Kecepatan adalah kemampuan mengukur perpindahan gerak benda tiap satuan waktu. Bisa dirumuskan dengan :
Δv = Δs/t
Dimana :
Δv = kecepatan (km/jam)
Δs = perpindahan (m)
t = waktu (s)
Jadi, kelajuan berbeda dengan kecepatan. Ingat! Pada Gerak Lurus Beraturan (GLB), kecepatan dan kelajuan memiliki nilai, simbol (v) dan satuan (m/s) yang sama.
5.Percepatan adalah perubahan kecepatan kecepatan pada setiap waktu. Percepatan bisa dirumuskan dengan :
a = Δv/t
Dimana :
a = percepatan (m/s²
Δv = perubahan kecepatan (m/s)
Δs= perubahan waktu (s)
v2= kecepatan akhir (m/s)
v1= kecepatan awal (m/s)
Percepatan tidak hanya dimiliki benda yang bergerak horizontal, pada benda yang bergerak vertikal pun memiliki percepatan yaitu percepatan gravitasi.
Percepatan gravitasi atau disebut juga gaya gravitasi adalah gaya tarik benda oleh bumi sehingga benda mengalami percepatan konstan yaitu 9,8 m/s² atau 10 m/s².
Gerak lurus
Gerak lurus adalah gerak benda pada lintasan lurus. Gerak Lurus dibedakan menjadi dua :
a.Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Gerak Lurus Beraturan terjadi apabila kecepatan gerak suatu benda konstan.
b.Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).
Gerak Lurus Berubah Beraturan terjadi apabila suatu benda bergerak dengan percepatan yang konstan.
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak yang memiliki perubahan kecepatan selalu tetap pada setiap detiknya.
Gaya
Gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya dapat mengubah kecepatan, bentuk, dan arah.
Gaya dibagi menjadi 2 yaitu: gaya sentuh dan gaya tak sentuh.
a) Gaya sentuh
Gaya otot dan gaya gesek adalah contoh gaya sentuh. Gaya otot adalah gaya yang ditimbulkan oleh koordinasi otot oleh rangka tubuh.
Seorang anak menggunakan ketapel akan menarik karet ketapel ke arah belakang.
Gaya gesek adalah gaya yang diakibatkan oleh adanya 2 benda yang saling bergesekan. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada benda. Misalnya antara kakimkaki dengan lantai ketika meja didorong.
b) Gaya tak sentuh adalah gaya yang tidak membutuhkan sentuhan langsung pada benda yang dikenainya.
Besi akan tertarik dan menempel pada magnet. Hal ini dipengaruhi oleh gaya magnet.

B.Hukum Newton

1.Hukum I Newton
Hukum I menyatakan bahwa sifat inersia (kelembaban) benda yang tidak mengalami resultan gaya (∑F = 0) akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan.
Sifat kelembaman adalah sifat benda yang memiliki kecenderungan untuk mempertahankan keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap.
Contoh, ketika berada didalam mobil, kemudian sopir mengerem dengan mendadak, maka badan kita akan bergerak ke depan. Hal ini badan kita mempertahankan keadaan untuk tetap diam.

2.Hukum II Newton
Hukum II Newton menyatakan bahwa percepatan gerak benda berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massanya.
Atau dalam bentuk persamaan:
a = ∑F/m
Dimana :
a = percepatan (m/s²)
∑F = gaya (N)
m = massa benda (kg)
Contoh Hukum II Newton yaitu saat memindahkan meja yang ringan akan lebih cepat daripada memindahkan lemari yang berat jika gaya dorong kita sama. Hal ini karena meja memiliki masssa yang lebih kecil daripada lemari. Semakin kecil massa benda, maka semakin besar percepatannya. Begitu pula sebaliknya.

3.Hukum III Newton
Hukum III Newton menyatakan bahwa ketika benda pertama memberi gaya aksi (Faksi) pada benda kedua, maka benda kedua akan memberi gaya reaksi (Freaksi) yang sama besar pada benda pertama tetapi berlawanan arah. Atau bisa dirumuskan : Faksi = – Freaksi.
Contoh Hukum III Newton yaitu pada saat kita berenang. Ketika berenang, tangan mengayuh ke belakang (melakukan gaya aksi), dan air akan mendorong kita melaju kedepan (melakukan gaya reaksi).
Pengertian gerak
Suatu benda dikatakan bergerak terhadap suatu titik acuan ( terhadap benda lain ) jika jarak atau posisi antar keduanya berubah.
Gerak selalu bersifat relatif
Nadia sedang berada di dalam mobil yang melintasi seorang pengamat yang sedang berada di tepi jalan raya.
Pengamat di tepi jalan raya, melihat bahwa Nadia sedang bergerak bersama mobil terhadap sebuah kota.
Nadia yang sedang berada di dalam mobil akan melihat bahwa pengamat bergerak dengan arah yang berlawanan dengan arah gerak Nadia.
Jadi, gerak benda bersifat relatif tergantung pada pengamat dan titik acuan yang dipergunakan
Jenis-jenis gerak Suatu benda dapat melakukan beberapa gerak
Kamu sedang berjalan-jalanlah di muka kelas. Di saku bajumu ada pena. Sambil berjalan tersebut, lempar dan tangkap lagi penghapus papan tulis, berulang-ulang.
Pada peristiwa di atas:
Pena tidak bergerak terhadap kamu, karena jarak dan posisi pena terhadap kamu tetap.
Kamu dapat dikatakan melakukan satu macam gerak, yaitu gerak terhadap dinding kelas
Pengahapus dapat dikatakan melakukan 2 macam gerak. Gerak pertama terhadap kamu. Gerak kedua terhadap dinding kelas
1. Gerak menurut keadaan benda
Gerak yang sebenarnya adalah adalah gerak suatu benda yang diakibatkan oleh perubahan jarak dan/ atau posisi benda terhadap titik acuan.
Gerak semu adalah gerakan suatu benda yang sebenarnya diam namun oleh pengamat teramati bahwa benda tersebut seolah-olah bergerak.
Gerak semu ini biasanya diakibatkan oleh karena keadaan pengamat yang sedang berada dalam suatu sistem yang bergerak
Contoh gerak semu: Pada saat kita naik bus, pohon-pohonan di tepi jalan seperti bergerak berlari meninggalkan kita. Padahal sebenarnya, yang bergerak adalah bus di mana kita sedang berada di dalamnya
Gerak menurut bentuk lintasan
Gerak lurus: gerak dengan lintasan lurus
Gerak melingkar: gerak dengan lintasan berbentuk lingkaran atau bagian dari lingkaran
Gerak parabola: gerak dengan lintasan berbentuk parabola.
Gerak tidak beraturan: gerak dengan lintasan tidak beraturan
Kelajuan dan kecepatan
Jarak dihitung seberapa jauh benda itu telah bergerak, setelah meninggalkan titik acuan sebagai posisi awal.
Perpindahan adalah seberapa jauh benda tersebut berpindah dihitung dari titik awal acuan, tanpa memperhatikan bentuk lintasan (diukur dengan menarik garis lurus dari posisi awal dan posisi akhir benda)
Kelajuan dan kecepatan
Kelajuan adalah besarnya jarak yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak dalam tiap satuan waktu.

V =s/t

v = kelajuan, satuannya meter per sekon ( m / s )
s = jarak, satuannya meter ( m )
t = waktu, satuannya sekon ( s )

Kelajuan tetap dan kelajuan rata-rata
Kelajuan tetap/konstan ialah kelajuan gerak suatu benda di mana tiap bagian jarak itu ditempuh dalam waktu yang sama.
Biasanya kelajuan tetap/konstan ini hanya bisa terjadi dalam waktu sesaat. Maka dari itu laju tetap ini sering disebut laju sesaat.

Kelajuan tetap dan kelajuan rata-rata
Kelajuan rata-rata ialah kelajuan gerak suatu benda yang menempuh jarak perpindahan tertentu di mana tidak tiap bagian dari jarak itu di tempuh dalam waktu yang sama.
Untuk kelajuan rata-rata berlaku persamaan :

s

v =    s /t

 s = jumlah jarak tempuh ( m )
 t = jumlah waktu tempuh ( s )
v = kelajuan rata-rata ( m/s )
Kecepatan
A melangkah ke kanan sejauh 100 m dalam , kemudian kembali melangkah ke kiri sejauh 50 m dalam waktu 25 sekon

Perhatikan hal-hal berikut:
Jarak yang ditempuh A adalah 100 m + 50 m = 150 m
Kelajuan A= Jarak/waktu
Kelajuan A = 150m/25s = 6 m/s
Perpindahan A = 100m – 50 m = 50 m
Kecepatan A = perpindahan /waktu
Kecepatan A = 50m/25 s = 2 m/s
Kecepatan
Kelajuan berbeda dengan kecepatan
Kelajuan termasuk besaran skalar (hanya memiliki nilai besar dan satuan)
Kecepatan adalah besarnya perpindahan persatuan waktu (V = s/t)
Kecepatan adalah besaran vektor (memiliki nilai besar dan satuan dan juga harus dinyatakan arah geraknya

Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Papan luncur diberi sudut kemiringan kecil, sehingga kereta troli bergerak dengan kelajuan tetap.
Terbukti bahwa pada Gerak Lurus Beraturan (GLB), dalam waktu yang sama akan menempuh jarak yang sama.
Hal ini juga sekaligus menunjukkan bahwa tiap bagian jarak yang ditempuh oleh kereta troli ditempuh dalam waktu yang sama.
Percepatan
Percepatan
Kereta troli (sudah dipasangi pita kertas dihubungkan dengan ticker timer), diluncurkan pada papan miring dengan sudut kemiringan relatif besar sehingga kereta meluncur ke bawah dengan kecepatan makin besar
Jejak ketukan pada pita kertas semakin lebar yang menunjukkan kecepatan makin besar.
Kereta ini telah mengalami percepatan
Percepatan adalah besarnya pertambahan kecepatan tiap satuan waktu
V = kecepatan pada waktu t
F. Percepatan
a = ( v – vo ) / ( t )
Untuk gerak dipercepat beraturan nilai a positif.
Sedang untuk gerak diperlambat beraturan nilai a negatif.
Selanjutnya berlaku juga persamaan :
v = vo + at
Vo = kecepatan awal
V = kecepatan pada waktu t
a = percepatan
t= waktu
Percepatan Berlaku persamaan: St= V0t + ½ a t2
St = Jarak yang ditempuh benda dalam waktu t
V0 = Kecepatan awal
t = waktu
a = percepatan

Gerak Lurus Berubah Beraturan
Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB ) ialah gerak benda dengan lintasan lurus dengan kelajuan yang selalu bertambah secara teratur
Akibatnya: terjadi gerak benda yang dipercepat beraturan atau gerak benda diperlambat beraturan
Contoh gerak dipercepat beraturanadalah benda jatuh bebas
Contoh gerak diperlambat beraturan adalah benda yang dilempar tegak lurus ke atas

Pengertian Gaya
Gaya adalah sesuatu berupa dorongan atau tarikan yang dapat menyebabkan perubahan pada bentuk benda, arah gerak dan kecepatan gerak benda.
Melukis gaya
Misalnya ada gaya sebesar 100 N dengan arah ke kanan. Jika tiap 1 cm mewakili 10 N besar gaya, maka gaya sebesar 100 N dengan arah ke kanan tersebut dapat dilukis sebagai seperti di bawah ini.
cm = 10 N
A F
Cara melukis gaya
Gaya diberi lambang huruf F.
Titik A adalah pangkal gaya yang merupakan titik tangkap gaya..
Untuk mengukur gaya dipakai alat neraca pegas
J. Mengukur Gaya/Satuan besaran gaya
Satuan besaran gaya dalam SI adalah newton disingkat N
1 newton = 105 dyne
Definisi 1 newton ( 1 dyne)
1 newton/dyne adalah besar gaya yang dapat memberikan percepatan sebesar 1 m/s2(1 cm/s2) pada benda yang massanya 1 kg(1 g)
1 N = 1 kg m/s2  1 dn = 1 g cm/s2
Untuk mengukur gaya dipakai alat neraca pegas
Paduan gaya/Resultan gaya (R)
1 Gaya-gaya yang segaris dan searah
Misalnya F1 dan F2 adalah gaya-gaya yang segaris dan searah. Besar resultan kedua gaya tersebut adalah jumlah kedua gaya. Arah resultan gaya ini adalah searah dengan kedua gaya.Resultan kedua gaya adalah
R = F1 + F2
Arah resultan kedua gaya adalah ke kanan
Jika gaya-gaya yang segaris dan searah itu lebih dari satu, maka besar resultan gaya-gaya tersebut adalah jumlah semua gaya itu.
R = F1 + F2 + F3 + ……….
F2 F1 F1 F2 R
Gaya-gaya yang segaris berlawanan arah
Resultan gaya tersebut adalah jumlah kedua gaya tersebut.
R = F1 + F2
Tetapi karena F1 arahnya ke kiri sehingga tandanya negatif., dan F2 arahnya ke kanan sehingga tandanya positif, maka besar resultan tersebut menjadi selisih antara kedua gaya. Kebetulan arah resultan gaya R searah F2 (ke kanan) sehingga tandanya positif.
R = – F1 + F2
atau
R = F2 – F1
F1 F2 F2 F1 R
29 L. Macam gaya a. Gaya otot b. Gaya pegas c. Gaya magnet. d. Gaya mesin
e. Gaya Listrik
f. Gaya gravitasi
g. Gaya gesekan
Gaya gesek
Mengukur gaya gesekan
Gaya gesek adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang saling bergesekan, dan arahnya berlawanan dengan arh gerak benda.Gaya gesek dipengaruhi kekasaran permukaan benda dan berat benda, tetapi tidak dipengaruhi luas permukaan benda.
Gaya gesek statis dan kinetis
Gaya gesek yang terjadi, pada saat benda belum bergerak disebut gaya gesek statis. Sedang gaya gesek yang terjadi setelah benda bergerak disebut gaya gesek kinetis. Jadi, pada saat balok 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 ini disebut gaya gesek kinetis.
Gaya gesek yang menguntungkan
Alas kaki sepatu dan sandal yang dibuat dari bahan karet dan sejenisnya dan bentuknya dibuat sedemikian sehingga jika dipakai akan menahan pemakainya untuk tidak terpeleset.
Ban mobil, ban sepeda, ban sepeda motor dibuat dari karet dan bentuknya didesain sedemikian sehingga akan memperbesar gaya gesek antara ban dengan jalan raya yang juga didesain kasar.
Gaya gesek yang merugikan sehingga harus dihilangkan
Gir roda dan rantai pada sepeda motor yang sering bergesekan dapat aus atau rusak. Usaha untuk mengurangi gesekan ini dapat dilakukan dengan memberikan oli sebagai pelumas.
Kereta api cepat berjalan di atas rel magnetis. Rel model ini dibuat dengan tujuan untuk menghilangkan gaya gesek antara kereta dengan rel.
Gaya dan percepatan
Percepatan ialah bertambahnya kelajuan tiap sekon. Perlambatan ialah berkurangnya kelajuan tiap tiap sekon.. Percepatan yang dialami suatu benda akibat kerja suatu gaya Jika arah gaya searah gerak benda, akan terjadi percepatan Jika gaya berlawanan dengan arah gerak benda, maka akan terjadi perlambatan
Gaya pada jembatan
Terdapat tiga jenis konstruksi jembatan, yaitu jembatan kantilever, jembatan lengkung dan jembatan gantung
Jembatan kantilever
Jembatan kantilever adalah jembatan panjang yang mirip dengan jembatan sederhana dari kayu batang pohon dengan penyangga berada di tengah. Pada jembatan ini terdapat kerangka keras dan kaku (dari besi atau baja). Tiap bagian kerangka jembatan jenis ini meneruskan beban yang ditanggungnya ke ujung penyangga jembatan melalui kombinasi antara tegangan dan regangan. Jembatan jenis ini hanya cocok untuk untuk rentang jarak 200 m – 400 m.
Gaya pada jembatan Jembatan lengkung
Jembatan lrengkung adalah jembatan yang konstruksinya berbentuk busur setengah lingkaran dan memiliki struktur ringan dan terbuka. Berat jembatan serta beban yang ditanggung (yang lewat di atasnya) merupakan gaya-gaya yang saling berpasangan membentuk tekanan. Karena itulah selain menggunakan baja, jembatan jenis ini dapat menggunakan batuan-batuan sebagai bahan pembangunnya. Rentang maksimum yang dapat dicapai mencapai 900 m.
Gaya pada jembatan Jembatan gantung
Jembatan gantung adalah jembatan dengan konstruksi yang menggunakan kabel-kabel baja sebagai penggantung yang terentang di antara menara-menara. Setiap ujung kabel penggantung ditanam pada jangkar yang tertanam pada tepi sungai. Gaya tekan diteruskan oleh menara penyangga ke tanah. Jembatan ini dapat dibuat dengan panjang sampai mencapai 1780 m.
Massa dan berat benda
Besaran yang merupakan nilai perbandingan antara berat dan massa disebut percepatan gravitasi (g).
g = w/m atau w= m g
di mana :
g = percepatan gravitasi ( N/kg atau m/s2)
m = massa benda (kg)
w = berat benda (N)
Hukum-hukum Newton
Ditemukan oleh fisikawan Inggris Sir Isaac Newton (1643 – 1727)
Hukum I Newton
Hukum II Newton
Hukum III Newton
Hukum I Newton
Bila resultan gaya-gaya yang bekerja pada benda nol, atau tidak ada gaya yang bekerja pada benda, benda itu akan diam (tidak bergerak) atau akan bergerak lurus beraturan.
Hukum II Newton
Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda itu, dan berbanding terbalik dengan massa benda itu. Arah percepatan sama dengan arah gaya itu.
Hukum III Newton
Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama
Hukum di atas sering disebut dengan “Hukum Aksi Reaksi : Untuk setiap aksi akan ada reaksi yang sama tetapi berlawanan arah”
Perlu ditekankan, bahwa “gaya aksi” dan “gaya reaksi” bekerja pada benda yang berbeda.
Gaya berat dan gaya normal
Bumi mengerjakan gaya tarik gravitasi sebesar w pada buku, dan buku mengerjakan gaya tarik sebesar –w pada bumi sebagai reaksinya. Kedua gaya tarik ini merupakan pasangan aksi-reaksi. Buku mengerjakan gaya Normal sebesar N pada meja, dan meja mengerjakan gaya normal sebesar –N pada buku sebagai reaksinya. Kedua gaya ini merupakan pasangan aksi-reaksi. Karena gaya aksi dan reaksi bekerja pada benda yang berbeda, maka adalah kekeliruan bila dikatakan bahwa gaya normal –N merupakan reaksi dari berat buku w karena kedua gaya bekerja pada benda yang sama(yaitu buku) meskipun besar kedua gaya adalah sama dan kedua gaya berlawanan arah. Gaya normal yang sama besar dan berlawanan arah dengan arah berat benda
45 V.
Pesawat Supersonik
Pesawat terbang yang dapat terbang dengan kelajuan melebihi kelajuan bunyi di udara seperti ini disebut pesawat supersonik.
Laju yang melebihi laju bunyi di uadara ini disebut laju supersonik. Laju supersonik dinyatakan dalam bilangan Mach.
Misalnya sebuah pesawat melaju dengan laju 900 m/s. Karena laju bunyi di udara 300 m/s, maka laju pesawat tersebut adalah 3 kali laju bunyi di udara. Selanjutnya disebut bahwa laju pesawat 3 Mach.
Untuk terbang dengan kelajua melebihi kelajuan bunyi ini harus dilakukan di ketinggian yang cukup.
Jika tidak demikian, maka akan terjadi gelombang kejut. Udara yang dilewati oleh pesawat terdorong menyamping. Akibatnya ruang di belakang [pesawat akan menjadi ruang hampa. Udara akan segera menekan. Dan selanjutnya terjadilah “ledakan sonik” (sonic boom). Ledakan sonik ini bisa mematahkan dahan pohon, memecahkan kaca jendela, dan sebagainya.
Klik link berikut ini:

Likes:
18 1
Views:
1000
Article Tags:
Article Categories:
IPAKELAS VIII

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.