Gerak dan Gaya

Apa yang menyebabkan suatu benda bergerak?
Apa yang menyebabkan suatu benda bergerak?

Gerak

Makna dari gerak sendiri cukup sederhana, intinya jika ada suatu objek yang mengalami perubahan posisi, maka objek tersebut dikatakan bergerak. Contoh sederhananya, kalian bangun tidur dari kasur saja sudah dianggap sebagai gerak, mengetik pesan di HP juga termasuk gerak.

Mobil dan motor yang sedang melaju, dan dengan ide perubahan posisi tersebut mungkin kalian bisa mencari sendiri contoh lainnya. Ada pertanyaan nih, apa yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak? Jawabannya adalah perubahan posisi dalam interval waktu tertentu, atau yang disebut sebagai kecepatan.

Secara matematis kecepatan, dituliskan sebagai berikut

v = \frac{\Delta x}{\Delta t}

, di mana \Delta x merupakan perubahan posisi, dan \Delta t selang waktu yang diperlukan untuk perubahan posisi tersebut. Satuan dari kecepatan yaitu m/s

Kecepatan suatu benda

Dari rumus tersebut bisa kita katakan bahwa, jika perubahan posisi \Delta x yang dialami suatu benda terjadi dalam selang waktu \Delta t yang singkat, maka akan semakin cepat suatu benda bergerak. Sebaliknya, jika selang waktu \Delta t-nya besar maka akan semakin lambat pergerakannya.

Tentu cepat atau lambatnya pergerakkan tidak hanya bergantung pada selang waktu saja, perpindahannya juga berpengaruh. Jika benda berpindah posisi dalam waktu yang singkat, namun ternyata, perpindahanya tidak begitu jauh (\Delta x kecil), maka belum tentu pergerakannya cepat.

Jika kita mengetahui kecepatan suatu benda, artinya kita dapat mengetahui juga arah pergerakannya, dan dengan demikian bisa diketahui juga posisinya. Perhatikan bahwa \Delta x = x_1-x_0, yakni selisih antara posisi di titik x_1 dengan posisi di titik x_2.

Dengan demikian posisi suatu benda yang bergerak dengan kecepatan v, dan dalam selang waktu \Delta t yaitu

\Delta x = v\Delta t
x_1 - x_0 = v\Delta t
x_1 = x_0 + v\Delta t

, dan jangan lupa satuannya, yaitu meter atau m.

Gaya

Pada bagian sebelumnya, kita melihat bagaimana suatu benda bergerak dengan kecepatan tertentu, kemudian kita tertarik untuk mengetahui posisinya, tapi ada satu hal yang terlewat. Siapa yang menyebabkan gerak tersebut? Pelakunya adalah gaya.

Penyebab benda bergerak

Jadi gaya merupakan penyebab suatu benda bergerak. Dan, apa yang telah kita pelajari pada bagian sebelumnya, yakni mengamati gerak tanpa memperhatikan penyebabnya merupakan ilmu yang dinamakan sebagai kinematika. Apabila kita mengamati penyebab benda bergerak, artinya kita sedang berurusan dengan ilmu yang disebut sebagai dinamika.

Yang jadi pertanyaan saat ini yaitu, bagaimana hubungan antara gaya dengan hal-hal yang mendeskripsikan benda bergerak, seperti posisi dan kecepatan? Mungkin kita tidak akan secara langsung menghubungkan gaya dengan kedua hal tersebut, kita perlu satu hal lagi yang mendeskripsikan suatu gerak, yakni percepatan.

Kalau kecepatan merupakan perubahan posisi dalam selang waktu tertentu, percepatan merupakan perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Dengan demikian, secara matematis percepatan a dapat kita tuliskan sebagai berikut

a = \frac{\Delta v}{\Delta t} .

Hukum Newton

Fenomena gerak suatu benda diatur dalam sebuah hukum yang bernama hukum Newton, hukum ini diusulkan oleh ilmuwan fisika asal Inggris yang bernama Sir Issac Newton. Beliau banyak sekali sebenarnya menyumbang ilmu pengetahuan di bidang fisika.

Maksdunya, hukum yang kita bicarakan saat ini secara rinci merupakan salah satu karyanya, yaitu hukum gerak Newton. Mamun karena banyak orang menyatakan hukum Newton sebagai hukum gerak Newton, dengan demikian kita sepakat bahwa hukum Newton artinya hukum gerak Newton.

Hukum ini beliau usulkan pada bukunya yang berjudul PhilosophiƦ Naturalis Principia Mathematica, yang pertama kali terbit pada tahun 1687. Di dalam buku tersebut, terdapat tiga hukum utama yang mengatur bagaimana suatu benda bergerak.

Hukum Newton 1

Pada hukum yang pertama ini, artinya kurang lebih seperti ini, jika suatu benda dalam keadaan diam, maka total gaya (penyebab gerak) pada benda tersebut bernilai nol. Jika gaya yang bekerja adalah F_1, F_2, dan seterusnya hingga F_n, maka

F_1+F_2+\dotsc+F_n = 0
Hukum newton pertama

Dari persamaan tersebut kita bisa melihat bahwa, meskipun ada banyak gaya yang bekerja pada suatu benda yang diam, namun jika semua gaya tersebut saling meniadakan, maka benda tersebut tidak akan bergerak.

Perlu diketahui juga, total gaya bernilai nol, bukan berarti bahwa suatu benda dalam keadaan diam. Kita lanjut ke hukum selanjutnya.

Hukum Newton 2

Supaya ada gambaran sedikit tentang hukum yang kedua ini, coba bayangkan, ada suatu benda yang lagi diam. Benda yang diam artinya mempunyai kecepatan nol atau v = 0, ya gak? Jika gaya merupakan penyebab benda bergerak, maka sangat masuk akal sekali kalau gaya berhubungan dengan percepatan.

Semakin besar massa benda, kemungkinan semakin besar juga "upaya" kita untuk menggerakan benda tersebut, maka sangat masuk akal juga kalau besar gaya yang diterima oleh suatu benda sebanding dengan massanya. Mungkin ini bukan kerangka berpikir Newton, namun bisa menjadi gambaran tentang hukum yang kedua ini, yakni

F = ma .
Hukum newton kedua

Nah, kita balik lagi ke hukum yang pertama, dapat diketahui bahwa, total gaya yang bernilai nol bukan berarti benda itu diam, hanya saja tidak mempunyai percepatan, alias a=0. Dengan kata lain hukum Newton 1 merupakan kondisi lain di mana benda bergerak dengan kecepatan konstan.

Hukum Newton 3

Jika pada dua hukum sebelumnya kita mengamati satu benda saja, pada hukum yang ketiga ini, kita mengamati dua benda sekaligus. Yaitu ketika keduanya saling "berinteraksi", misal terdapat dua benda saling bersentuhan bisa itu dalam posisi kiri-kanan, atas-bawah, atau yang lainnya.

Kita sebut dua benda tersebut sebagai A dan B, dan jika benda A memberikan gaya kepada B sebesar F_{AB}. Berdasarkan hukum Newton yang ketiga ini, benda A juga akan merasakan besar gaya yang serupa hanya saja berlawanan arah, yakni sebesar F_{BA}.

Hukum newton ketiga

Hubungan antara kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut

F_{AB} = -F_{BA} .

, hukum ini biasanya disebut juga hukum aksi-reaksi.

Memang terlihat sepele, hukum yang ketiga ini, namun penrapannya gak main-main. Teknologi sekelas roket bahkan menggunakan hukum ini untuk mengangkat roket tersebut, gaya aksi diberikan oleh mesin roket, kemudian gaya reaksinya dirasakan oleh roket itu sendiri.

Label
< Materi SebelumnyaEnergi Dalam Kehidupan
Search icon