4 Jenis Gaya Penting Dalam Dinamika, Pengertian, Rumus, Teladan Soal Dan Pembahasan

Gaya ialah dorongan atau tarikan yang akan mempercepat atau memperlambat gerak suatu benda. Pada kehidupan sehari-hari gaya yang kalian kenal biasanya yakni gaya langsung. Artinya, sesuatu yang memdiberi gaya berafiliasi eksklusif dengan yang dikenai gaya. Selain gaya langsung, juga ada gaya tak langsung.

Gaya tak eksklusif ialah gaya yang bekerja di antara dua benda tetapi kedua benda tersebut tidak bersentuhan. misal gaya tak eksklusif yakni gaya gravitasi. Pada peluang kali ini kita akan mengulas beberapa jenis gaya, antara lain, gaya berat, gaya normal, gaya gesekan, dan gaya sentripetal.

#1 Gaya Berat

Pada kehidupan sehari-hari, banyak orang yang salah mengartikan antara massa dengan berat. Misalnya, orang menyampaikan “Doni mempunyai berat 65 kg”. Pernyataan orang tersebut keliru alasannya yakni bersama-sama yang dikatakan orang tersebut yakni massa Doni. Kalian harus sanggup membedakan antara massa dan berat.

Massa ialah ukuran banyaknya bahan yang dikandung oleh suatu benda. Massa (m) suatu benda besarnya selalu tetap dimanapun benda tersebut berada, satuannya kg. Berat (w) ialah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Satuan berat yakni Newton (N). Hubungan antara massa dan berat dijelaskan dalam aturan II Newton.

Misalnya, sebuah benda yang bermassa m dilepaskan dari ketinggian tertentu, maka benda tersebut akan jatuh ke bumi. Jika gaya kendala udara diabaikan, maka gaya yang bekerja pada benda tersebut spesialuntuklah gaya gravitasi (gaya berat benda). Benda tersebut akan mengalami gerak jatuh bebas dengan percepatan ke bawah sama dengan percepatan gravitasi.

Jadi, gaya berat (w) yang dialami benda besarnya sama dengan perkalian antara massa (m) benda tersebut dengan percepatan gravitasi (g) di kawasan itu. Secara matematis sanggup ditulis sebagai diberikut.

w = m × g

Keterangan:

w = gaya berat (N)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (ms-2)

misal Soal Gaya Berat:

Seorang astronout ketika ditimbang di bumi beratnya  588 N. Berapakah berat astronot tersebut jikalau ditimbang di bulan yang mempunyai percepatan gravitasi 1/6 kali gravitasi bumi?

Penyelesaian:

Diketahui:

wbumi = 588 kg

gbulan = (1/6) × gbumi

Ditanyakan: wbulan = …?

Jawab:

Perlu diketahui bahwa massa benda dimanapun selalu sama, jadi:

mbumi = mbulan

wbumi/gbumi = wbulan/gbulan

wbulan = (wbumi × gbulan)/gbumi

wbulan = (558 × 1/6 × gbumi)/gbumi

wbulan = 98 N

Jadi, berat astronot di bulan yakni 98 N.

#2 Gaya Normal

Kalian ketahui bahwa benda yang dilepaskan pada ketinggian tertentu akan jatuh bebas. Bagaimana jikalau benda tersebut di letakkan di atas meja, buku misalnya? Mengapa buku tersebut tidak jatuh? Gaya apa yang menahan buku tidak jatuh?

Gaya yang menahan buku semoga tidak jatuh yakni gaya tekan meja pada buku. Gaya ini ada alasannya yakni permukaan buku bersentuhan dengan permukaan meja dan sering disebut gaya normal. Gaya normal (N) yakni gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh.

Jadi, pada buku terdapat dua gaya yang bekerja, yaitu gaya normal (N) yang berasal dari meja dan gaya berat (w). Kedua gaya tersebut besarnya sama tetapi berlawanan arah, sehingga membentuk keseimbangan pada buku. Ingat, gaya normal selalu tegak lurus arahnya dengan bidang sentuh.

Jika bidang sentuh antara dua benda yakni horizontal, maka arah gaya normalnya yakni vertikal. Jika bidang sentuhnya vertikal, maka arah gaya normalnya yakni horizontal. Jika bidang sentuhya miring, maka gaya normalnya juga akan miring. Perhatikan gambar diberikut ini.

Gambar: Arah gaya normal selalu tegak lurus dengan permukaan bidang.

misal Soal Gaya Normal:

Sebuah balok bermassa 5 kg. jikalau g = 10 m/s2 maka tentukan gaya normal yang bekerja pada balok jikalau membisu di atas bidang miring yang membentuk sudut 300 terhadap horisontal.

Penyelesaian:

Perhatikan gambar di atas. gaya-gaya pada balok sanggup dilihat pada gambar tersebut. Balok dalam keadaan membisu pada arah tegak lurus bidang berarti berlaku persamaan diberikut.

ΣFY = 0

N – w cos α = 0

N – w cos 30o = 0

N – 50 × ½ √3 = 0

N = 25 √3 N

Jadi, gaya normal yang bekerja pada balok tersebut adalah25 √3 N.

#3 Gaya Gesekan

Jika Anda mendorong sebuah almari besar dengan gaya kecil, maka almari tersebut sanggup dipastikan tidak akan bergerak (bergeser). Jika Anda mengelindingkan sebuah bola di lapangan rumput, maka setelah menempuh jarak tertentu bola tersebut niscaya berhenti. Mengapa hal-hal tersebut sanggup terjadi? Apa yang mengakibatkan almari susah di gerakkan dan bola berhenti setelah menempuh jarak tertentu?

Gaya yang melawan gaya yang Anda diberikan ke almari atau gaya yang menghentikan gerak bola yakni gaya gesek. Gaya gesek yakni gaya yang bekerja antara dua permukaan benda yang saling bersentuhan. Arah gaya gesek berlawanan arah dengan kecenderungan arah gerak benda.

Untuk benda yang bergerak di udara, gaya geseknya bergantung pada luas permukaan benda yang bersentuhan dengan udara. Makin besar luas bidang sentuh, makin besar gaya gesek udara pada benda tersebut sedangkan untuk benda padat yang bergerak di atas benda padat, gaya geseknya tidak tergantung luas bidang sentuhnya.

Gaya goresan sanggup dibedakan menjadi dua, yaitu gaya goresan statis dan gaya goresan kinetis. Gaya gesek statis (fs) yakni gaya gesek yang bekerja pada benda selama benda tersebut masih diam.

Menurut aturan I Newton, selama benda masih membisu berarti resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut yakni nol. Jadi, selama benda masih membisu gaya gesek statis selalu sama dengan yang bekerja pada benda tersebut. Secara matematis sanggup ditulis sebagai diberikut.

fs maks = μsN

Keterangan:

fs maks = gaya goresan statis maksimum (N)

μs = koefisien goresan statis

Gaya gesek kinetis (fk) yakni gaya gesek yang bekerja pada ketika benda dalam keadaan bergerak. Gaya ini termasukgaya dissipatif, yaitu gaya dengan perjuangan yang dilakukan akan bermetamorfosis kalor. Perbandingan antara gaya goresan kinetis dengan gaya normal disebut koefisien gaya goresan kinetis (μk). Secara matematis sanggup di tulis sebagai diberikut.

fk = μkN

Keterangan:

fk = gaya goresan statis maksimum (N)

μk = koefisien goresan statis

misal Soal Gaya Gesek:

Sebuah balok dengan massa 2 kg terletak di atas lantai mendatar. Balok tersebut ditarik oleh gaya 4 N ke atas membentuk sudut 60o terhadap arah mendatar. Bila percepatan gravitasi g = 10 m/s2, koefisien gesek kinetis antara balok dan lantai 0,1. Sedangkan koefisien gesek statisnya 0,2. Maka gaya gesek yang bekerja pada balok dan lantai sebesar…

Penyelesaian:
Diketahui:

m = 2 kg

F = 4 N

θ = 60o

g = 10 m/s2

μk = 0,1

μs = 0,2

Ditanyakan: f?

Jawab:

Diagram gaya-gaya yang bekerja pada balok diperlihatkan menyerupai pada gambar diberikut ini.

■ Gaya Normal

Karena pada sumbu vertikal tidak terjadi gerak, maka menurut Hukum I Newton berlaku:

ΣFY = 0

N + F sin θ – w = 0

N = w – F sin θ

N = mg – F sin θ

N = (2 kg)(10 m/s2) – (4 N)(sin 60o)

N = 20 N – (4 N)(1/2 √3)

N = 20 N – 2√3 N

N = 16,6 N

■ Gaya Gesek Statis

fs = μsN

fs = (0,2)(15,6)

fs = 3,32 N

■ Gaya Tarik

Gaya yang bekerja segaris dengan gaya gesek yakni komponen gaya F dalam arah mendatar yaitu F cos θ. Untuk mengetahui apakah balok bergerak atau tidak, maka kita hitung komponen gaya tersebut, yaitu sebagai diberikut.

FX = F cos θ

FX = (4)(cos 60o)

FX = (4)(1/2)

FX = 2 N

■ Kesimpulan

FX < fs berarti balok masih dalam keadaan diam. Oleh alasannya yakni itu, resultan gaya dalam arah sumbu-X memenuhi Hukum I Newton, yaitu sebagai diberikut.

ΣFX = 0

FX – fs = 0

fs = FX

fs = 2 N

Jadi, gaya gesek yang bekerja pada balok dan lantai sebesar 2 N.

#4 Gaya Sentripetal

Tentunya kalian sudah mengetahui bahwa benda yang mengalami gerak melingkar beraturan selalu mempunyai percepatan sentripetal. Arah percepatan sentripetal selalu menuju ke sentra bulat dan tegak lurus dengan vektor kecepatan.

Menurut aturan II Newton, percepatan ditimbulkan alasannya yakni adanya gaya. Oleh alasannya yakni itu, percepatan sentripetal ada alasannya yakni adanya gaya yang menimbulkannya, yaitu gaya sentripetal.

Pada aturan II Newton ditetapkan bahwa gaya ialah perkalian antara massa benda dan percepatan yang dialami benda tersebut. Sesuai aturan tersebut, hubungan antara percepatan sentripetal, massa benda, dan gaya sentripetal sanggup dituliskan sebagai diberikut.

Fs = m × as

Karena as = v2/r = ω2r, maka:

Fs = mv2/r = mω2r

Keterangan:

Fs = gaya sentripetal (N)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan linear (m/s)

r = jari-jari bulat (m)

ω = kecepatan sudut

Gaya sentripetal pada gerak melingkar berfungsi untuk merubah arah gerak benda. Gaya sentripetal tidak mengubah besarnya kelajuan benda. Setiap benda yang mengalami gerak melingkar niscaya memerlukan gaya sentripetal. Misalnya, plguat-plguat yang mengitari matahari, elektron yang mengorbit inti atom, dan watu yang diikat dengan tali dan diputar.

misal Soal Gaya Sentripetal:

Sebuah kendaraan beroda empat bermassa 1.000 kg melintasi suatu jembatan yang melengkung. Jari-jari kelengkungan jembatan 20 m denga sentra berada di bawah jembatan. Tentukan besar gaya yang didiberikan kendaraan beroda empat pada jembatan ketika kendaraan beroda empat berada di puncak jembatan jikalau kelajuannya 36 km/jam.

Jawab:

Diketahui: m = 1000 kg, R = 20 m dan v = 36 km/jam = 10 m/s (gunakan metode konversi satuan). Gaya yang didiberikan kendaraan beroda empat pada jembatan sama dengan gaya yang didiberikan jembatan pada mobil, yakni gaya normal menyerupai yang diperlihatkan pada gambar di atas.

Selain gaya normal, pada kendaraan beroda empat bekerja gaya berat. Kedua gaya ini ialah gaya sentripetal alasannya yakni bekerja dalam arah radial (berhimpit dengan diameter lingkaran) dengan arah yang saling berlawanan. melaluiataubersamaini memakai persamaan (2), kita peroleh:

ΣFs = mv2/R

w – N = mv2/R

mg – N = mv2/R

N = mg – (mv2/R)

N = (1000 kg)(10 m/s2) – {(1000 kg)(10 m/s)2/(20 m)}

N = 10.000 N – 5.000 N

N = 5.000 N

melaluiataubersamaini demikian, besar gaya yang didiberikan kendaraan beroda empat pada jembatan pada ketika kendaraan beroda empat berada di puncak jembatan yakni 5.000 N.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :