GAYA DAN GERAK

A.           Pengertian Gaya

Gaya dapat diartikan sebagai dorongan, tarikan, atau kekuatan lain yang menyebabkan suatu benda itu bergerak. Dalam kehidupan sehari hari, kita banyak melakukan gerak dan mengeluarkan gaya. Misalnya, seorang tukang bakso yang mendorong gerobak hingga bergerak dan berpindah tempat, atau pada saat bermain ketapel untuk melontarkan batu, bahkan saat kita menjatuhkan benda, pasti benda tersebut akan jatuh ke bawah. Seorang yang mendorong meja, meja yang tadinya diam sekarang bisa bergerak. Meja bisa bergerak karena orang memberikan sesuatu kekuatan melalui dorongan, kekuatan itulah yang kita namakan sebagai gaya. Gaya adalah dorongan atau tarikan yang dapat menyebabkan benda bergerak. Jadi bila kita menarik atau mendorong benda hingga benda itu bergerak maka kita telah memberikan gaya terhadap benda tersebut.

B.            Pengaruh Gaya terhadap Gerak Benda

Pengaruh gaya terhadap suatu gerak benda dimanfaatkan dalam berbagai peralatan, misalnya : pegas, ketapel, panah, jungkat-jungkit, dan sebagainya. Ketapel dibuat atas dasar gaya pegas. Apabila kita menarik karet pelontar  maka benda dalam kantong pelontar akan terlempar ole gaya pegas yang diberikan kepadanya. Makin panjang karet ketapel ditarik makin besar gaya yang terjadi dan makin jauh pula benda yang terlempar.

Peralatan lain yang memanfaatkan gaya pegas adalah panah. Panah teriri dari busur dan anak panah. Saat  ditarik, tali busur tarikan dilepaskan, anak panah akan melesat. Proses melesatnya anak panah sama dengan proses terlontarnya batu dari bantalan ketapel. Hal ini menunjukkan bahwa gaya pegas dapat mengakibatkan benda bergerak. Besarnya gaya tarik pada karet dan tali busur mempengaruhi kecepatan gerak benda. Makin besar gaya tarik, makin cepat batu dan anak panah bergerak. Dengan demikian jarak yang ditempuh juga akan semakin jauh. Gaya dapat mempengaruhi benda. Berikut pengaruh gaya terhadap benda :

1.      Benda diam menjadi bergerak. Contohnya mobil mogok yang kemudian didorong.

2.      Benda bergerak menjadi diam. Contohnya pada mobil yang melaju kemudian direm.

3.      Benda bergerak berubah kecepatannya. Contohnya pada sepeda yang dikayuh kencang atau sedikit direm.

4.      Benda bergerak dan berubah arahnya. Contohnya pada bola kasti yang dilempar kemudian dipukul.

5.      Benda berubah bentuk. Contohnya pada pembuatan asbak dan pembuatan bata merah.

C.           Faktor-faktor yang Mempengaruhi Gerak Benda

Besar kecilnya gaya yang bekerja pada suatu benda dipengaruhi oleh kekuatan gaya itu sendiri. Pada saat kita memberikan gaya otot untuk merentangkan ketapel, maka akan semakin jauh lemparan batu pada ketapel tersebut. Seorang pembalap sepeda akan mengeluarkan gaya otot semaksimal mungkin untuk dapat menggerakkan sepeda menjadi lebih cepat. Jika kita melempar benda ke atas, maka kecepatan jatuh benda tersebut akan lebih cepat mendekati bumi karena pengaruh gaya gravitasi bumi. Semakin jauh dari bumi, maka gaya gravitasi semakin berkurang dan sebaliknya jika lebih dekat ke bumi gaya gravitasi semakin besar.

Pernahkah kalian mendorong meja di atas lantai keramik ? Bandingkan jika kalian mendorong meja di atas tanah atau jalan aspal. Tentunya kalian akan merasa lebih mudah mendorong di atas lantaikeramik. Hal ini menunjukkan semakin halus permukaan semakin kecil gaya geseknya dan sebaliknya semakin kasar permukaan, maka gaya  geseknya semakin besar. Jadi, gaya gesek dipengaruhi oleh faktor kehalusan dan kekasaran permukaan benda. Besarnya gaya mempengaruhi gerak benda. Makin besar gaya yang diberikan pada benda, maka semakin cepat benda bergerak dan makin kecil gaya yang diberikan, maka makin lambat benda bergerak. Pembuktian bahwa gaya mempengaruhi gerak benda dapat kita lakukan melalui model jungkat-jungkit, katapel, dan traktor pegas.

1.             Jungkat-jungkit

Jungkat-jungkit adalah sebuah permainan di mana papan panjang dan sempit berporos di tengah, sehingga di saat salah satu ujungnya bergerak naik maka ujung yang lain bergerak turun. Jungkat-jungkit mempunyai tiga bagian penting yaitu titik tumpu, kuasa, dan beban. Titik tumpu terletak di bagian tengah. Bagian tengah tersebut berada di antara beban dan kuasa. Beban terletak di ujung papan pengungkit. Beban dapat berupa benda atau orang yang akan diangkat. Adapun kuasa ialah gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban. Gaya ini terletak di ujung yang berlawanan dengan beban. Gerak jungkat-jungkit dipengaruhi oleh:

a.         Berat beban,

b.        Berat kuasa,

c.         Jarak beban ke titik tumpu, dan

d.        Jarak kuasa ke titik tumpu.

Jungkat-jungkit akan imbang jika besarnya gaya pada kedua sisinya (beban dan kuasa) sama besar. Jadi agar seimbang, jungkat-jungkit tersebut diberikan tekanan dengan kekuatan yang sama. Apabila beban dan kuasa memiliki tekanan yang berbeda, misal beban memiliki tekanan yang lebih besar. Untuk membuat jungkat-jungkit dalam keadaan imbang dapat dilakukan dengan menggeser kedudukan kuasa menjauhi titik tumpu. Sebaliknya jika kuasa memiliki tekanan lebih besar, agar jungkat-jungkit dalam keadaan imbang dapat dilakukan dengan menggeser kedudukan beban menjauhi titik tumpu.

Benda mempunyai berat karena pengaruh gaya gravitasi bumi. Dengan demikian, berat juga termasuk gaya. Besar beban dan kuasa pada jungkat-jungkit ditentukan oleh berat benda pada beban dan kuasa. Jungkat-jungkit memiliki kelebihan. Jungkat-jungkit dapat mengangkat beban menggunakan gaya (kuasa) yang lebih kecil dari berat beban. Penambahan jarak kuasa ke titik tumpu dapat memperkecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban. Dengan ungkapan lain, jungkat-jungkit dapat memperbesar gaya yang dilakukan pada kuasa.

2.             Katapel

Katapel dapat digunakan untuk melontarkan batu. Sebuah katapel biasanya terbuat dari kayu dengan dua karet yang diikatkan kekedua sisinya. Menggunakan katapel juga sangat mudah tinggal isi dan pasang kerikil tarik dan lepas, semakin kuat dalam menarik maka akan semakin jauh kerikil ini akan terlontar. Perlu diperhatikan juga walaupun mudah memakainya kalau kurang hati-hati bisa melukai jempol tangan. 

Katapel dibuat dengan memanfaatkan sifat karet yang lentur. Saat menarik karet pentil, berarti kita memberikan gaya pada karet pentil. Akibatnya, karet pentil menjadi kencang. Jauhnya rentangan karet ketapel menunjukkan bahwa gaya yang kita berikan juga semakin besar. Hal tersebut dapat kita rasakan dari semakin kuatnya tegangan karet pada tangan kita. Agar kerikil dapat terlontar jauh, kita harus memberikan gaya yang besar. Gaya yang besar dapat timbul jika kita menarik ketapel kuat-kuat. Gaya tarik yang diperlukan akan semakin besar jika benda yang ditarik juga semakin besar. Sehingga dikatakan gaya tarik yang diperlukan sebanding dengan berat benda. 

Setelah tarikan dilepas (gaya dihilangkan), karet pentil kembali ke keadaan semula. Saat itu, karet pentil mempunyai gaya yang lebih besar dari gaya tarik. Gaya inilah yang menyebabkan batu kerikil terlontar dari bantalannya. Semakin jauh kita menarik karet pentil, semakin besar gaya yang kita berikan. Ini berarti semakin besar pula gaya yang dilakukan karet pentil pada batu. Akibatnya, batu akan terlontar semakin jauh. Gaya yang ditimbulkan karet katapel adalah gaya pegas. Disebut gaya pegas karena sifat karet seperti sifat pegas. Karet dan pegas mempunyai sifat yang sama, yaitu bersifat elastis (lentur). 

Selain katapel, peralatan lain yang memanfaatkan gaya pegas adalah busur panah. Saat ditarik, tali busur mendapatkan sebuah gaya. Ketika tarikan dilepaskan, anak panah akan melesat. Proses melesatnya anak panah sama dengan proses terlontarnya batu dari bantalan katapel. Semakin kencang kita menarik tali busur, maka semakin semakin besar dorongan terhadap anak panah. Sehingga anak panah melesat lebih  cepat, dan terlontar semakin jauh. Hal ini menunjukkan bahwa gaya pegas dapat mengakibatkan benda bergerak. Besarnya gaya tarik pada karet dan tali busur memengaruhi kecepatan gerak benda. Semakin besar gaya tarik, semakin cepat batu dan anak panah bergerak. Dengan demikian, jarak yang ditempuh juga semakin jauh.

3.             Traktor Pegas

Seperti katapel dan busur panah, traktor pegas juga bekerja menggunakan gaya pegas. Traktor pegas bergerak karena adanya gaya pegas. Traktor dapat bergerak karena ada gaya pada karet. Saat roda diputar ke arah belakang, karet akan tergulung pada bilah bambu. Akibatnya, karet menjadi kencang. Saat traktor dilepaskan, gulungan karet juga terlepas. Traktor bergerak maju bersamaan dengan terlepasnya gulungan karet. Gaya yang bekerja pada traktor adalah gaya pegas. Oleh sebab itu, traktor tersebut biasa disebut traktor pegas. Gaya pegas yang bekerja pada traktor dapat menyebabkan traktor bergerak maju. Traktor pun dapat berpindah dari tempatnya semula. Semakin lama kalian menggulung karet, semakin besar gaya pegasnya, semakin jauh pula traktor berjalan. Prinsip kerja traktor pegas juga berlaku pada mobil-mobilan pegas. Mobil-mobilan tersebut ditarik mundur kemudian dilepaskan sehingga bergerak maju.

D.           Alat-alat yang Berhubungan dengan Gaya dan Gerak

Katapel dapat digunakan untuk melontarkan batu. Sebuah katapel biasanya terbuat dari kayu dengan dua karet yang diikatkan kekedua sisinya. Menggunakan katapel juga sangat mudah tinggal isi dan pasang kerikil tarik dan lepas, semakin kuat dalam menarik maka akan semakin jauh kerikil ini akan terlontar. Prinsip kerja ketapel menggunakan gaya pegas. Ketapel bisa melontarkan batu dengan jauh atau dekat tergantung gaya yang diberikan untuk menariknya. Selain ketapel masih banyak lagi alat-alat yang berhubungan dengan gaya dan gerak, antara lain pengerek bendera, sepeda, mesin jahit dan timba air.

1.      Alat Pengerek Bendera

Alat pengerek bendera digunakan untuk mempermudah mengangkat beban. Gaya tarikan menyebabkan bendera dapat bergerak ke atas.

2.      Sepeda

Sepeda digerakkan dengan cara dikayuh pedalnya. Gaya dorongan pada pedal menyebabkan roda berputar ke depan. Roda berputar menyebabkan sepeda dapat bergerak.

3.      Mesin Jahit

Mesin jahit digerakkan dengan menginjak papan kayuh. Gaya dorongan pada papan kayuh menyebabkan roda mesin jahit berputar. Putaran roda mesin jahit menyebabkan jarum bergerak naik turun. Gerigi di bawah jarum juga bergerak sehingga menghasilkan jahitan.

4.      Timba Air

Alat timba air digunakan untuk mempermudah mengangkat beban yaitu dengan menggunakan katrol. Ember timba diturunkan ke dalam air. Setelah ember terisi penuh air, tali timba ditarik. Gaya tarikan tersebut menyebabkan ember terangkat ke atas. Prinsip kerja alat timba air sama dengan prinsip kerja yang digunakan untuk mengerek bendera.

Hubungan antara gaya dan gerak dapat dimanfaatkan untuk alat-alat dalam kehidupan sehari-hari. Gerakan yang diakibatkan suatu gaya dapat dimanfaatkan untuk benda-benda yang berguna bagi kehidupan manusia.