Mengenal Rumus Gaya, Jenis-jenis, dan Contoh Soalnya

Kekuatan yang menyebabkan suatu benda bergerak atau berubah bentuk dapat diukur menggunakan rumus gaya. Ada bermacam-macam rumus gaya sesuai dengan jenis gayanya. Berikut ini kita ulas jenis-jenis gaya beserta rumus gaya dan contoh soalnya.

Pengertian Gaya Dalam Ilmu Fisika

Dilansir dari buku Kartu Memori Fisika & Kimia SMP untuk Kelas 1, 2, & 3 yang disusun Sandy Hermawan, gaya adalah kekuatan yang menyebabkan suatu benda mengalami perubahan kecepatan atau perubahan bentuk. Bentuk perubahan ini bisa berupa gerakan, perubahan arah, konstruksi geometris, akselerasi, deformasi.

Gaya termasuk dalam besaran vektor karena memiliki nilai dan arah. Gaya disimbolkan dengan F, yakni dari kata Force. Satuan Internasional (SI) yang digunakan untuk gaya adalah N dari kata Newton. Seperti kita ketahui, Newton adalah ahli matematika dan fisika yang menemukan hukum gaya dan gravitasi.

Mengenal Hukum Newton

Isaac Newton merumuskan beberapa hukum gerak dan hukum gravitasi. Ada tiga hukum yang dia paparkan, yang dikenal dengan Hukum Newton I, Hukum Newton II dan Hukum Newton III. Berikut penjelasannya seperti dikutip dari bahan ajar di laman Universitas Dian Nuswantoro (Udinus).

Hukum Newton I

Hukum Newton I berbunyi jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang awalnya diam akan tetap diam, sedangkan benda yang mulanya bergerak lurus beraturan akan tetap lurus beraturan dengan kecepatan tetap, kecuali ada gaya lain yang mengubahnya.

Misalnya adalah ketika berkendara, tubuh kita akan tergerak mundur saat mengegas dan terdorong maju ketika mengerem. Hal ini terjadi karena tubuh kita cenderung mempertahankan ke posisi semula.

Hukum Newton II

Bunyi Hukum Newton II yaitu percepatan gerak (a) sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya, serta berbanding terbalik dengan massanya (m). Arah percepatan benda sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.

Hukum Newton II ini berkaitan dengan gaya gravitasi. Contohnya adalah bola yang ditendang oleh atlet kemudian berhenti karena gaya gravitasi. Contoh lainnya adalah bola yang menggelinding pada turunan karena gaya gravitasi.

Hukum Newton III

Hukum Newton III berbunyi bahwa setiap aksi akan menimbulkan reaksi. Jika suatu benda memberikan gaya pada benda lainnya, maka benda yang terkena gaya juga akan memberikan gaya dari arah berlawanan dengan besaran sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama.

Misalnya adalah ketika menggantung benda dengan berat w pada tali, akan menghasilkan gaya tegang tali yang besarnya sama dengan massa benda dengan arah yang berlawanan.

Macam-macam Rumus Gaya

Dilansir dari artikel berjudul Rumus-Rumus Fisika Lengkap/Gaya dan Tekanan di Academia.edu berikut ini adalah beberapa macam rumus gaya, termasuk Hukum Newton yang telah dibahas di atas.

1. Hukum Newton I

Pada Hukum Newton I, setiap benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan apabila gaya yang diterima benda adalah nol. Maka rumusnya sebagai berikut:

ΣF = 0

2. Hukum Newton II

Bila sebuah benda menerima gaya sebesar F maka benda tersebut akan mengalami percepatan. Berikut rumusnya:

ΣF = m x a

Keterangan:
F = gaya (N atau dn)
m = massa (kg atau g)
a = percepatan (m/s2 atau cm/s2)

3. Hukum Newton III

Hukum Newton III berisi tentang gaya aksi yang sebanding dengan gaya reaksi. Maka rumusnya sebagai berikut:

F aksi = - F reaksi

4. Gaya Gesek

Rumus gaya gesek adalah sebagai berikut:

Fg = μ x N

Keterangan:
Fg = Gaya gesek (N)
μ = koefisien gesekan
N = gaya normal (N)

5. Gaya Berat

Rumus gaya berat adalah sebagai berikut:

w = m x g

Keterangan:
w = gaya berat (N)
m = massa benda (kg)
g = gravitasi bumi (m/s2)

Jenis-jenis Gaya

Jenis gaya bisa dibagi berdasarkan penyebabnya. Dilansir dari buku Bahas Tuntas 1001 Soal Fisika SMP Kelas VII, VIII, IX yang disusun Arif Alfatah dan Muji Lestari, ada dua jenis gaya berdasarkan penyebabnya.

1. Gaya Sentuh

Gaya sentuh adalah gaya yang ditimbulkan oleh sentuhan langsung atau sentuhan fisik antara dua benda. Contohnya adalah gaya otot, gaya gesekan dan gaya pegas.

2. Gaya Tak Sentuh

Gaya tak sentuh adalah gaya yang timbul tanpa adanya sentuhan antara dua benda. Misalnya adalah gaya listrik, gaya gravitasi dan gaya magnet.

Sifat-sifat Gaya

Dilansir dari buku Intisari Pengetahuan Alam Lengkap (IPAL) SD yang disusun Ajen Dianawati, ada tiga sifat gaya.

1. Mengubah Bentuk

Gaya dapat mengubah bentuk suatu benda. Misalnya kaleng yang diinjak menjadi penyok.

2. Mengubah Arah Gerak

Gaya dapat mengubah arah gerak suatu benda. Misalnya dalam olahraga sepak bola, bola terus berubah arah ketika ditendang.

3. Menggerakkan Benda

Gaya dapat menggerakkan atau memindahkan suatu benda. Misalnya orang mendorong mobil.

Contoh Soal Gaya dan Pembahasannya

Berikut ini beberapa contoh soal tentang gaya beserta penjelasannya yang dilansir dari artikel berjudul Contoh Soal dan Jawaban Tentang Gaya di Academia.edu.

Contoh Soal 1

Jika sebuah truk dengan massa 3 ton dalam keadaan diam, kemudian melaju selama 30 detik dengan kecepatan 18 km/jam. Berapa gaya yang dibutuhkan truk?

Diketahui:
m = 3 ton = 3.000 kg
v1 = 0
v2 = 18 km/jam atau 5 m/s
t = 30 detik

Ditanyakan F = ?

Jawaban:
Pertama-tama kita harus mencari percepatannya (a) terlebih dahulu dengan cara ini:

a = (v2-v1) / t
a = (5 - 0) / 30
a = 5 / 30
a = 1/6 m/s2

Kemudian baru kita cari tahu F dengan cara berikut ini.

F = m x a
F = 3.000 x 1/6
F = 500 N

Contoh Soal 2

Pak Eko mendorong gerobak dengan massa 40 kg dan menggunakan gaya 100 N. Pak Eko lalu membeli beras 30 kg sebanyak 2 karung dan membawanya dengan gerobak tersebut. Berapa gaya yang dibutuhkan Pak Eko agar percepatannya sama.

Diketahui:
F1 = 100 N
m1 = 40 kg
m2 = 40 + (30x2) = 100 kg

Ditanyakan:
F2 dengan a yang sama?

Jawaban:
Pertama kita harus mengetahui percepatan awalnya dahulu
F1 = m1 x a
100 = 40 a
a = 100/40
a = 2,5 N/kg

Karena percepatan kedua sama dengan percepatan pertama, maka cara menghitung gaya kedua adalah sebagai berikut.

F2 = m2 x a
F2 = 100 x 2,5
F2 = 250 N

Nah itulah tadi penjelasan mengenai rumus gaya beserta jenis dan sifat gaya. Selain itu, kalian bisa juga berlatih soal tentang gaya dari dua contoh soal di atas. Semoga bermanfaat.

Pesona Wisata Sumenep: Pantai, Sejarah, dan Tradisi

Pesona Wisata Sumenep: Pantai, Sejarah, dan Tradisi