Jika massa benda semua sama maka sistem gaya yang memiliki percepatan terbesar dialami oleh

Rumus Gaya di dalam ilmu fisika berkaitan dengan Hukum Newton. Materi tentang pelajaran ini akan dijumpai di bangku sekolah menengah pertama atau SMP.

Pada umumnya gaya disimbolkan dengan “F”. Rumus gaya bisa dinotasikan (F) = massa (m) x percepatan (a) = Newton (N). Bila dibahas lebih lanjut rumus gaya ini akan memiliki turunannya. Sehingga, dasar-dasarnya harus dipahami terlebih dahulu oleh siswa atau orang yang sedang mempelajari rumus tersebut.

Pengertian Gaya di Dalam Ilmu Fisika

Secara sederhana, pengertian gaya adalah gerakan atau suatu hal yang bisa menyebabkan sebuah benda bergerak dan berhenti dari gerakannya. Konsep gaya di dalam ilmu fisika sudah ada sejak dulu serta sering digunakan pada materi yang membahas tentang Hukum Newton.

Menurut pendapat lainnya, gaya merupakan dorongan atau tarikan pada sebuah benda yang mengakibatkan perubahan gerak, posisi, hingga perubahan bentuk benda tersebut. Gaya juga bisa diartikan sebagai besaran yang mempunyai besar (ukuran) dan arah tertentu.

Konsep gaya dapat berupa interaksi apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami perubahan gerak. Gaya juga bisa mempengaruhi bentuk arah dan konstruksi geometris.

Meskipun gaya bisa mempengaruhi kecepatan suatu benda, tetapi tidak semua gaya bisa mengakibatkan objek bergerak. Rumus gaya umumnya disimbolkan dengan “F”.

Karena memiliki nilai dan arah, gaya juga termasuk ke dalam kelompok besaran vektor. Vektor adalah besaran yang memiliki besar serta arah. Beberapa besaran fisika yang termasuk besaran vektor di antaranya yaitu kecepatan, percepatan, gaya, dan momentum.

Berdasarkan semua penjelasan di atas, dapat disimpulkan definisi sederhana dari gaya adalah suatu dorongan atau tarikan yang akan menggerakan benda bebas (tidak terikat). Sebagai besaran vektor, gaya mempunyai besaran dan arah tertentu yang di dalamnya terdapat sebuah nilai.

Selain itu, gaya bisa diartikan sebagai suatu interaksi yang bila bekerja sendiri, maka akan menyebabkan perubahan keadaan dan gerak suatu benda.

Materi tentang rumus gaya akan dipelajari siswa bersamaan dengan materi Hukum Newton. Agar pelajaran ini dapat dipahami, maka murid harus mengerti apa itu jenis gaya serta macam-macam rumus gaya.

Jenis Gaya

Gaya memiliki sifat. Sifat-sifat gaya meliputi dapat mempengaruhi perubahan gerak arah benda, bisa mengubah bentuk benda, serta dapat mengubah posisi benda dengan cara menggerakkan atau memindahkannya.

Rumus gaya bisa dibedakan berdasarkan jenis gaya dan fungsinya. Untuk lebih jelasnya simak penjelasan tentang jenis gaya di dalam ilmu fisika, sebagaimana dirangkum dari situs Kelaspintar.id, Ruang Guru, dan sejumlah sumber kredibel lainnya berikut ini:

Gaya Berat

Gaya berat adalah suatu gaya yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi dan memiliki arah tegak lurus dengan pusat bumi. Definisi sederhananya adalah gaya berat merupakan gaya tarik bumi yang bekerja pada sebuah benda.

Di dalam kehidupan sehari-hari gaya berat dapat dijumpai dengan mudah. Seperti misalnya pada buah mangga yang jatuh ke atas permukaan tanah. Gaya di buah mangga ini dipengaruhi oleh gaya tarik bumi.

Gaya Normal

Jenis gaya selanjutnya yaitu gaya normal. Di dalam ilmu fisika, gaya normal adalah suatu konsep gaya yang bekerja pada dua benda yang saling bersentuhan. Singkatnya, gaya normal adalah interaksi gaya sentuh yang bekerja dengan arah tegak lurus pada bidang sentuh tertentu.

Gaya Gesek

Berikutnya adalah gaya gesek. Konsep gaya gesek dipengaruhi oleh dua permukaan benda yang saling bergesekan atau bertemu. Artinya gaya gesek merupakan bentuk gaya yang saling berlawanan dengan suatu gerak benda.

Gaya gesek bisa dibagi menjadi dua. Berikut penjelasannya:

• Gaya gesekan kinetis: merupakan gaya gesek yang terjadi saat suatu benda bergerak. Contohnya bisa dilihat saat sebuah roda mobil dan motor sedang melaju di jalan raya.
• Gaya gesekan statis: adalah gaya gesek yang terjadi saat suatu benda tidak bergerak atau dalam kondisi diam.

Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal merukapan konsep gaya yang bekerja pada objek atau benda yang bergerak melingkar. Oleh karenanya, di dalam rumus gaya ini akan melibatkan jari-jari lintasan objek tersebut.

Gaya Kontak

Gaya kontak merupakan gaya yang terjadi pada benda yang bersentuhan. Jenis gaya yang termasuk di dalamnya adalah gaya gesek, gaya pegas, dan sebagainya.

Gaya Tegangan Tali

Secara sederhana, gaya tegangan tali merupakan gaya yang bisa kita jumpai pada saat ujung-ujung tali yang terentang.

Gaya tegang pada ujung tali tersebut sama besar. Contohnya misalnya pada perolmbaan tarik tambang dan tali untuk jemuran baju.

Gaya Magnet

Menurut para ahli, gaya magnet adalah suatu gaya yang mampu menarik benda tertentu. Objeknya harus bersifat megnetis seperti besi, baja, dan jenis logam lainnya.

Sekilas Tentang Hukum Newton

Berbicara soal gaya di dalam fisika, maka kurang lengkap rasanya jika tidak membahas Hukum Newton. Hukum Newton adalah tiga hukum yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum fisika ini berkaitan dengan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda serta gerak yang disebabkannya.

Mengutip dari laman Gramedia.com dan sumber lainnya, berikut penjelasan singkat tentang Hukum Newton I-III:

Hukum Newton I

Bunyi Hukum Newton I:

“Saat resultan gaya yang bekerja pada benda yang komposisinya sama dengan nol, maka benda yang awalnya diam akan tetap terus diam. Kemudian benda yang awalnya bergerak lurus beraturan maka akan tetap bergerak lurus beraturan dengan kecepatan yang tetap”.

Rumus: ∑F = 0 atau Resultan Gaya (kg m/s2).

Hukum Newton II

Bunyi Hukum Newton II:

“Percepatan yang terjadi karena perubahan dari kecepatan pada suatu benda akan sebanding dengan resultan gaya atau jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut dan akan berbanding terbalik dengan massa benda”.

Rumus: F = m.a.

Keterangan:

F = gaya.

m = massa benda (kg).

a = percepatan (m/s2).

Hukum Newton III

Bunyi Hukum Newton III:

“Tiap aksi akan menimbulkan reaksi, jadi apabila suatu benda memberikan gaya pada benda lain maka benda yang mendapat gaya akan memberikan gaya kembali yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, namun arahnya akan berlawanan“.

Rumus: F aksi = F reaksi.

Macam-macam Rumus Gaya

Dihimpun dari sejumlah sumber, berikut rincian tentang macam-macam rumus gaya:

w = m.g

Keterangan:

w = gaya berat (N).

m = masa benda (kg).

g = gravitasi bumi (m/s2).

N = N

Keterangan:

N = gaya normal.

Fg = u.n

Keterangan:

Fg = gaya gesek (N).

u = koefisien gesekan.

N = gaya normal (N).

fsp = mv2/r

Keterangan:

Besar gaya sentripetal sebanding dengan kuadrat kecepatan objek (v) dan berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan (r).

Contoh Soal Menghitung Rumus Gaya

Berdasarkan semua penjelasan di atas, rumus gaya bisa digunakan tergantung pada jenis gayanya. Misalnya pada contoh soal berikut ini:

Suatu benda memiliki gaya yang bekerja sebesar 8 N dan massa benda 2 kg. Jika dihitung, berapakah percepatan gerak pada benda tersebut?

Jawab:

Diketahui:

F = 8 N

m = 2 kg

Ditanyakan:

Percepatan gerak benda (a).

Penyelesaian:

a = F/m

   = 8/2

   = 4 m/s2.

Dari uraian di atas, maka nilai percepatan gerak benda tersebut adalah 4 m/s2.

Itulah pembahasan tentang rumus gaya dan jenis-jenis gaya di dalam ilmu fisika. Rumus gaya sangat berkaitan dengan kehidupan manusia. Oleh karenanya tidak ada salahnya untuk kembali mempelajarinya.

Contoh Soal Hukum Newton – SMP 3 merupakan halaman yang memuat kumpulan soal dengan materi hukum Newton sesuai untuk level kognitif penalaran. Kisi – Kisi Ujian Nasional 2020 dari BSNP memuat materi Hukum Newton dalam tiga level kognitif. Ketiga level kognitif tersebut meliputi level kognitif pengetahuan dan pemahaman, aplikasi, dan penalaran. Untuk level kognitif penalaran akan menguji kemampuan peserta ujian nasional dalam menyelesaikan permasalahan menggunakan nalar dalam bahasan materi hukum Newton. Berikut ini kumpulan soal Hukum Newton untuk level kognitif penalaran.

Contoh 1 – Soal UN IPA SMP/MTs Tahun 2019

Empat benda memiliki massa yang sama dikenai tiga gaya seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

Berdasarkan data pada gambar, benda yang mengalami percepatan terbesar dan terkecil berturut – turut adalah ….A. (1) dan (2)B. (1) dan (3)C. (2) dan (3)

D. (2) dan (4)

2. Soal UN IPA SMP 2012/2013 SP 40 No.5

Jika benda-benda berikut mempunyai massa yang sama, maka gambar manakah yang mempunyai percepatan paling kecil ?

PembahasanMassa benda sama karenanya percepatan terkecil dimiliki oleh benda yang padanya bekerja resultan gaya terkecil.A –> Resultan gaya = 8 + 15 – 10 = 13 Newton (arah gaya ke kanan)B –> Resultan gaya = 10 + 8 – 5 = 13 Newton (arah gaya ke kanan)C –> Resultan gaya = 2 + 5 – 3 = 4 Newton (arah gaya ke kanan)D –> Resultan gaya = 8 + 4 – 5 = 7 Newton (arah gaya ke kanan)

Jawaban yang benar adalah C.

3. Soal UN IPA SMP 2012/2013 SP 47 No.5Empat benda bermassa sama dikenai beberapa gaya sekaligus seperti pada gambar berikut. Benda manakah yang memperoleh percepatan paling kecil ?

Jawaban yang benar adalah B.

Ketika sebuah benda dikenai beberapa gaya, maka besar percepatan yang dihasilkan memenuhi hukum II Newton yaitu:

Dikarenakan setiap benda dalam gambar memiliki percepatan yang sama, maka massa benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja,  , sehingga massa terkecil dan terbesar dicapai oleh benda yang memiliki resultan gaya yang terkecil dan terbesar juga. Untuk menentukan resultan gaya, maka gunakan rumus yaitu:   

Terlihat bahwa resultan gaya terkecil dicapai oleh benda 2 dan terbesar dicapai oleh benda 3, artinya massa terkecil dan terbesar juga dimiliki oleh benda 2 dan 3 tersebut.

Dengan demikian, balok yang memiliki massa terkecil dan terbesar secara berurutan ditunjukkan oleh nomor (2) dan (3).

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah C.