Gaya dan Hukum Newton dalam Fisika

Photo : telescope.live

PADANG PANJANG-SUMBAR, kiprahkita.com –Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dapat mengubah bentuk, arah, atau kecepatan suatu benda, dan konsep ini dijelaskan melalui Hukum Newton.

Hukum Newton terdiri dari tiga hukum: Hukum I menyatakan bahwa benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan jika tidak ada gaya total yang bekerja padanya; Hukum II menyatakan bahwa percepatan suatu benda sebanding dengan gaya yang diberikan dan berbanding terbalik dengan massanya (F = m·a); dan Hukum III menyatakan bahwa setiap aksi selalu memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.

Gaya dan Hukum Newton berguna dalam belajar karena membantu kita memahami bagaimana benda bergerak dan berinteraksi dalam kehidupan sehari-hari, seperti saat berjalan, bersepeda, mengerem kendaraan, atau melempar bola.

Dengan mempelajari ini, kita bisa menjelaskan penyebab gerak suatu benda, memprediksi apa yang akan terjadi jika diberi gaya tertentu, serta menjadi dasar untuk mempelajari fisika dan teknologi seperti mesin, kendaraan, dan alat-alat teknik.

Gaya dan Hukum Newton berguna dalam kehidupan sehari-hari karena menjelaskan berbagai aktivitas yang sering kita lakukan, misalnya saat mendorong meja diperlukan gaya agar meja bergerak, saat naik sepeda kita harus mengayuh lebih kuat untuk menambah kecepatan, dan saat mengerem kendaraan tubuh terdorong ke depan karena inersia.

Selain itu, hukum ini juga berlaku pada penggunaan sabuk pengaman, olahraga seperti menendang bola, serta kerja mesin, dan alat rumah tangga yang memanfaatkan gaya untuk mempermudah aktivitas manusia.

I. Pengertian Gaya

Dalam ilmu fisika, gaya adalah sekumpulan interaksi yang dapat menyebabkan sebuah benda mengalami perubahan gerak, arah, atau bentuk geometris. Secara sederhana, gaya sering didefinisikan sebagai tarikan atau dorongan pada suatu benda yang memiliki massa. Gaya dapat menimbulkan beberapa efek pada benda, di antaranya:

Mengubah Kecepatan: Membuat benda diam menjadi bergerak, atau benda bergerak menjadi diam.
Mengubah Arah: Membelokkan arah gerak benda (misalnya saat memutar setir mobil).
Mengubah Bentuk: Menekan atau menarik benda hingga bentuknya berubah (misalnya meremas kaleng atau menarik karet gelang)

Gaya merupakan besaran vektor, yang berarti gaya tidak hanya memiliki nilai (besar), tetapi juga memiliki arah.

Satuan: Dalam Sistem Internasional (SI), satuan gaya adalah Newton (N).
Simbol: Biasanya dilambangkan dengan huruf F (Force).
Alat Ukur: Gaya diukur menggunakan alat yang disebut dinamometer atau neraca pegas.

II. Jenis-Jenis Gaya

A. Gaya Berdasarkan Sumbernya:

Gaya Otot – berasal dari tenaga manusia/hewan
Gaya Magnet – ditimbulkan oleh magnet (contoh: menarik logam)
Gaya Listrik – gaya akibat muatan listrik (contoh: balon digosok menarik kertas)
Gaya Gravitasi – gaya tarik bumi terhadap benda
Gaya Pegas – gaya pada benda elastis seperti karet atau per
Gaya Gesek – gaya yang menghambat gerak benda yang bersentuhan permukaan lain

III. Hukum Newton

Hukum I Newton (Hukum Kelembaman/Inersia)

> “Jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (∑F = 0), maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam, dan benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan dengan kecepatan tetap.”

Contoh: Penumpang terdorong ke depan saat mobil mendadak berhenti.

Rumus: ∑F = 0

Artinya:

Tidak ada gaya total yang bekerja pada benda.
Percepatan benda adalah nol $a = 0$ ).
Benda berada dalam kondisi setimbang (statis jika diam, atau dinamis jika bergerak dengan kecepatan konstan)

Hukum II Newton (Hukum Dinamika)

> “Percepatan yang dihasilkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan besar gaya tersebut, searah dengan gaya itu, dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut.”

Rumus:∑F = m × α

Keterangan:

F = gaya (Newton)

m = massa (kg)

α = percepatan (m/s²)

Contoh soal:

Sebuah benda bermassa 5 kg didorong dengan gaya 20 N.

Berapakah percepatannya?

α = F/m = 20 / 5 = 4 m/s²

Hukum III Newton (Aksi – Reaksi)

> “Setiap aksi akan menimbulkan reaksi. Jika suatu benda memberikan gaya pada benda lain, maka benda yang terkena gaya tersebut akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, tetapi arahnya berlawanan”

Contoh:

Orang mendayung perahu → air didorong ke belakang, perahu melaju ke depan
Meninju dinding → tangan terasa sakit

IV. Gaya Berat (W)

Adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda bermassa. Gaya ini selalu mengarah ke pusat bumi (ke bawah).

Rumus: W = m × g

Keterangan:

W = berat (N)

m = massa (kg)

g = percepatan gravitasi (10 m/s² di bumi)

Contoh soal:

Berapakah berat benda bermassa 3 kg?

W = 3 × 10 = 30 N

V. Resultan Gaya

Resultan gaya adalah total atau gabungan dari seluruh gaya yang bekerja pada suatu benda. Dalam fisika, sebuah benda sering kali tidak hanya dikenai oleh satu gaya, melainkan banyak gaya sekaligus (seperti gaya dorong, gaya gesek, dan gaya berat).

1. Jika arah gaya searah:

Ftotal = F₁ + F₂

b. Jika arah gaya berlawanan:

Ftotal = F₁ – F₂

Benda akan bergerak ke arah gaya terbesar

VI. Gaya Gesek

Adalah gaya yang muncul akibat sentuhan langsung antara dua permukaan benda. Gaya ini selalu bekerja dengan arah yang berlawanan dengan arah gerak benda atau kecenderungan benda untuk bergerak. Ciri-ciri: