Resultan Gaya

Resultan gaya adalah pengganti dari dua atau lebih gaya baik dengan arah yang sama atau arah yang berlawanan. Resultan gaya dapat dicari dengan menerapkan persamaan sebagai berikut.

a. Resultan gaya searah

Persamaan yang digunakan untuk menentukan resultan gaya searah adalah sebagai berikut.

  R = F1  + F2

Keterangan:
 F1 = gaya pertama (N)
 F2 = gaya kedua (N)
 R  = resultan gaya (N)

Contoh Soal
Tiga orang mendorong mobil dengan gaya masing-masing 100 N, 150 N, dan 120 N. Tentukan besar dan arah resultan gayanya!

Diket F1 = 100 N searah gerak mobil
      F2 = 150 N searah gerak mobil
      F3 = 120 N searah gerak mobil

Ditanya FR = ...?

Jawab:  FR = F1  +  F2  +  F3
           = 100 N + 150 N + 120 N
           = 370 N searah gerak mobil

b. Resultan gaya berlawanan arah

Persamaan yang digunakan untuk menentukan resultan gaya yang berlawanan arah adalah sebagai berikut.

  R = F1 – F2

Keterangan:
 F1 = gaya pertama (N)
 F2 = gaya kedua (N)
 R  = resultan gaya (N)

Contoh soal
Raka dan Doni bermain tarik tambang. Raka menarik tambang dengan gaya sebesar 400 N dan Doni dengan gaya sebesar 300 N. Berapa gaya untuk menggerakkan tambang tersebut?

Diket  F1 = 400 N
       F2 = 300 N

Tarik tambang berlawanan arah, maka;

Jawab: FR = F1 – F2 
          = 400 – 300
          = 100 N

Gaya untuk menggerakkan tali adalah 100 N ke arah Raka.

3. Hubungan Massa dan Berat Benda

Berat benda pada dasarnya bergantung pada massa dan percepatan gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. Berat benda dapat diartikan sebagai besaran gaya tarik atau gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut.

Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

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

4. Hukum Newton

Hukum Newton pertama kali dicetuskan oleh seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, dan ahli kimia dari Inggris yang bernama Sir Isaac Newton. Hukum Newton umumnya menggambarkan antara gaya yang bekerja pada benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum Newton secara penjabarannya dibagi menjadi tiga macam hukum, antara lain sebagai berikut.

a. Hukum I Newton
Bunyi hukum I Newton adalah jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan. Hukum I Newton dapat dikenal juga sebagai hukum kelembaman atau hukum inersia. Hal ini karena sebuah benda diam akan tetap diam dan benda bergerak akan tetap bergerak, jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut. Hukum I Newton dilambangkan dengan Σ = F 0.

b. Hukum II Newton
Bunyi hukum II Newton adalah jika ada resultan gaya yang bekerja pada suatu benda, maka akan dihasilkan suatu percepatan dalam arah yang sama dengan resultan gaya. Besarnya percepatan tersebut berbanding lurus terhadap resultan gaya dan berbanding terbalik terhadap massa bendanya. Hukum II Newton dapat dinyatakan bahwa jika resultan gaya tidak sama dengan nol, maka benda akan mengalami percepatan. Kondisi ini mengakibatkan makin besar beban, maka percepatan benda makin kecil. Hukum II Newton dapat dituliskan dalam suatu persamaan sebagai berikut.

Keterangan:
  ∑F = resultan gaya (N)
  a  = percepatan (m/s2)
  m  = massa benda (kg)

Contoh:
1) Sebuah bola boling yang memiliki massa 80 kg digelindingkan pada suatu lintasan papan dengan percepatan bola boling yang terjadi sebesar 9,8 m/s². Hitunglah gaya pada bola boling tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:
   a = 9,8 m/s2
   m = 80 kg

Ditanya ∑F = …. ?

Jawab:
        ∑F = m × a
           = 80 kg × 9,8 m/s2
           = 784 N

2) Sebuah kotak besar ditarik oleh dua gaya A dan gaya B berturut-turut sebesar 6 N dan 8 N, di mana massa kotak besar yang ditarik sebesar 7 kg. Hitunglah percepatan kotak besar yang ditarik oleh kedua gaya tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:
  F1 = 6 N
  F2 = 8 N
  m  = 7 kg

Ditanya a = …. ?

Jawab:
       ∑F = F1 + F2
          = 6 N + 8 N
          = 14 N

        a = ∑F / m

          = 14 N / 7 kg

          = 2 m/s2

c. Hukum III Newton
Bunyi hukum III Newton adalah jika benda I mengerjakan gaya terhadap benda II, maka benda II mengerjakan gaya pada benda I yang besarnya sama, tetapi dengan arah yang berlawanan dengan arah gaya dari benda I. Hukum III Newton secara umum menyatakan bahwa setiap ada gaya yang diberikan pada benda, maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama kuat dengan arah gaya yang berlawanan. Hukum III Newton dikenal dengan istilah gaya aksi sama dengan gaya reaksi atau dituliskan dalam persamaan sebagai berikut.

∑F_aksi = - ∑F_reaksi