Tag: gaya

Prev : Resultan Gaya

Sejauh ini, ada beberapa macam gaya yang telah diformulasikan. Berikut adalah macam-macam gaya.

1. Gaya gravitasi

Peristiwa jatuhnya apel dari atas pohon ketika Sir Isaac Newton duduk di bawahnya merupakan salah satu kisah yang sangat terkenal, dan sudah diketahui oleh banyak orang. Pada saat itu ketika apel terjatuh, Newton mulai mengkaji peristiwa tersebut, yakni alasan jatuhnya suatu benda ke arah bawah, sehingga kemudian Newton menemukan adanya gravitasi pada tiap benda. Gaya gravitasi atau berat suatu benda ditentukan oleh

dimana m adalah massa benda dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi bumi yang diterima saat ini sebesar 9.8 m/s². Hasil tersebut diperoleh melalui pengukuran.

Secara lengkap gaya gravitasi bumi dituliskan sebagai

Persamaan ini digunakan untuk interaksi antara dua benda yang masing-masing bermassa m1 dan m2 dan terpisah pada jarak r, namun tidak digunakan apabila m1 >> m2, atau sebaliknya (sebagai contoh, interaksi antara manusia dan bumi, dimana massa bumi jauh lebih besar dari manusia.

2. Gaya gesek antara dua objek

Gaya ini bekerja ketika ada dua objek yang saling bersentuhan. Gaya gesek ini dibagi menjadi dua, yaitu

a. Gaya gesek statis, yaitu gaya yang bekerja ketika kedua benda berada dalam keadaan diam hingga mulai bergerak.

b. Gaya gesek kinetis, yaitu gaya yang bekerja ketika salah satu atau kedua benda bergerak.

Besar gaya gesek yang bekerja pada kedua benda ditentukan oleh persamaan

dimana N adalah gaya normal, yang akan dijelaskan nanti, sedangkan μ adalah koefisien gesek. Koefisien gesek statis umumnya dilambangkan dengan μs sedangkan kinetis μk. Perlu diperhatikan bahwa baik gaya gesek statis maupun kinetis selalu mengarah berlawanan arah gerak masing-masing benda, sehingga nilainya akan negatif relatif terhadap arah gerak tersebut.

3. Gaya pegas

Gaya ini umumnya ditemukan pada suatu benda yang bersifat elastis, atau akan kembali ke keadaan semula apabila bentuknya berubah, seperti halnya pegas yang ketika ditarik sepanjang Δx dari titik nol (panjang pegas semula) akan kembali ke titik nol tersebut. Gaya pegas ditentukan oleh persamaan

dimana k merupakan konstanta pegas yang mendeskripsikan kekuatan pegas itu sendiri. Semakin kecil nilai k, maka rentangan pegas akan semakin panjang dan mudah untuk direntangkan. Perlu diperhatikan bahwa arah gayanya akan selalu mengarah ke kondisi setimbang, atau kondisi ketika tidak ada gaya yang berkerja dari luar.

4. Gaya gesek udara/gaya drag

Gaya ini ditemukan pada suatu benda yang bergerak dalam fluida. Fluida yang dimaksud dalam hal ini dapat merupakan udara atau cairan. Sebagai contoh, ketika mengendarai sepeda, sepeda akan semakin lambat apabila tidak dikayuh hingga berhenti akibat adanya gesekan udara. Gaya ini juga bergantung terhadap kecepatan benda v, dan hubungan antar keduanya adalah sebanding, sehingga apabila sepeda bergerak semakin cepat, maka semakin besar pula gaya yang diperlukan untuk menjaga sepeda agar tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Secara umum untuk kecepatan rendah persamaannya dapat ditulis sebagai

dimana b adalah koefisien gesek udara. Untuk kecepatan yang tinggi, maka persamaannya

Pada dasarnya nilai dari b juga dipengaruhi oleh beberapa hal, seperti massa jenis fluida lingkungan dan bentuk benda. Sama halnya seperti gaya gesek statis/kinetis, gaya gesek udara juga memiliki arah berlawanan terhadap arah gerak benda.

5. Gaya apung

Gaya ini ditemukan pada benda yang berada dalam fluida. Berbeda dengan gaya gesek udara atau gaya drag, gaya ini berperan untuk menentukan perilaku benda dalam fluida, dengan kata lain, apakah benda tersebut akan mengapung, melayang, atau tenggelam. Gaya apung benda dipengaruhi oleh massa jenis fluida lingkungan ρ, volume benda V, serta percepatan gravitasi di tempat benda itu berada g. Persamaannya adalah

Arah dari gaya ini akan selalu berlawanan terhadap gaya gravitasi.

6. Gaya Coulomb (gaya antar muatan listrik)

Gaya ini pada dasarnya mirip seperti gaya gravitasi yang telah dijelaskan sebelumnya. Hanya saja gaya ini ditemukan pada interaksi antara dua benda bermuatan listrik yang masing-masing bermuatan q1 dan q2 serta terpisah pada jarak r. Persamaannya adalah

identik dengan persamaan pada gaya gravitasi, namun besaran massa pada hal ini adalah besaran muatan q, dan percepatan gravitasi adalah medan listrik E. Lebih lengkapnya

dimana 1/4πε0 adalah suatu konstanta. Arah gaya dari gaya Coulomb bergantung pada jenis kedua muatan. Apabila kedua muatan memiliki tanda yang sama, mereka akan saling menjauh, dan selain itu akan saling mendekat.

7. Gaya Lorentz (gaya magnet)

Gaya ini ditemukan pada suatu aliran listrik berarus I dengan panjang aliran L yang berada dalam pengaruh medan magnet sebesar B. Persamaannya adalah

Untuk kasus suatu muatan q yang bergerak dalam kecepatan v, persamaannya adalah

Perlu diperhatikan bahwa gaya Lorentz ini melibatkan perkalian cross antara arah v dengan arah B, sehingga arah gaya yang dialami muatan akan tegak lurus terhadap arah gerak muatan dan arah medan magnet yang memengaruhinya, apabila arah gerak muatan juga tegak lurus terhadap medan magnet.

8. Gaya ikat nuklir

Atom terdiri dari elektron yang bermuatan negatif, proton yang bermuatan positif, serta netron yang tak bermuatan. Berdasarkan model atom terbaru (model Bohr), elektron mengelilingi nukleus yang terdiri dari proton dan netron. Karena nukleus hanya terdapat proton dan netron, proton-proton yang berada di tempat tersebut seharusnya saling tolak-menolak akibat adanya gaya Coulomb yang telah disebutkan sebelumnya, karena proton-proton tersebut memiliki tanda yang sama. Namun, kenyataannya adalah bahwa proton-proton tersebut tetap berada di nukleus. Dengan demikian, ilmuwan-ilmuwan fisika modern menyimpulkan bahwa terdapat suatu gaya yang mengikat proton-proton tersebut, yang disebut sebagai gaya ikat nuklir. Gaya ini masih dipelajari lebih lanjut oleh para fisikawan hingga saat ini.

9. Gaya mekanik

Gaya ini dapat ditemukan pada benda-benda yang bergerak akibat adanya proses lain yang lebih kompleks, seperti gerakan manusia atau gerakan motor. Pada dasarnya persamaan ini dapat ditulis sebagai

dimana P adalah banyaknya energi yang terkuras per satuan waktu. Namun, gaya ini masih memerlukan penjelasan lebih lanjut, dan membutuhkan gaya yang menghambatnya sehingga benda bergerak dengan kecepatan konstan v.

Next : Diagram Benda Bebas