GAYA

Permainan tarik tambang merupakan salah satu contoh penerapan gaya. Setiap kelompok memberikan gaya berupa tarikan pada tali tambang. Permainan ini akan dimenangkan oleh kelompok yang dapat memberikan gaya lebih besar pada tali tambang. Dalam bab ini kamu akan mempelajari beberapa macam gaya berdasarkan sumbernya, antara lain gaya gravitasi, gaya magnet, dan gaya gesek.

A. Gaya Gravitasi

Pernahkah kamu melihat buah yang jatuh dari pohonnya?

Ke mana arah jatuhnya buah tersebut? 

Buah kelapa itu jatuh ke bumi. Tidak hanya buah, benda-benda lain jika dijatuhkan dari ketinggian tertentu juga akan bergerak turun menuju bumi. Misalnya kelereng atau bola yang menggelinding di atas meja akan jatuh ke lantai. Penerjun payung yang keluar dari pesawat juga akan jatuh ke bawah menuju bumi. Gerak jatuhnya benda-benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Apakah semua benda yangdilempar ke atas juga akan dipengaruhi oleh gaya gravitasi? Lakukan kegiatan berikut untuk mengetahui jawabanny

Jika kita menjatuhkan kelereng dan kerikil secara bersamaan maka kedua benda ini akan sampai di bumi secara bersamaan. Adapun kelereng dan bulu ayam yang dijatuhkan secara bersamaan maka yang akan sampai dahulu di bumi adalah kelereng. Gerak jatuh benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya gesek. Gaya gesekan menahan gerakan benda. Arah gaya gesek ke atas. Adapun gaya gravitasi arahnya ke bawah. Jadi gaya gesekan ini memperlambat kecepatan jatuhnya benda. Luas

permukaan bulu ayam lebih besar daripada kelereng. Oleh karena itu gaya gesekan udara terhadap bulu ayam lebih besar dibandingkan pada kelereng. Ini menyebabkan kelereng lebih dahulu sampai di bumi. Tata surya kita tersusun atas beberapa planet dan matahari sebagai pusat orbitnya. Setiap planet berada dalam garis edarnya mengelilingi matahari. Mengapa planet-planet tersebut dapat mengorbit pada lintasannya masing-masing? Mengapa planet-planet tersebut tidak bertabrakan atau jatuh ke bumi ini? Salah satunya karena adanya gaya gravitasi yang dialami planet-planet tersebut terhadap matahari. Denganadanya gaya gravitasi planet-planet tetap pada orbitnya.

B. GAYA GESEK

perrnahkah kamu melihat seorang main ski es? Mengapa saat berjalan atau berlari mereka
mudah tergelincir? Atau pernahkah kamu melihat seorang pendaki gunung es memakai sepatu yang alasnya runcing? Adakah hubungannyadengan gaya? Apakah kamu memiliki mobil mainan yang bertenaga baterai? Coba jalankan mobil tersebut di atas lantai keramik yang halus. Kemudian jalankan mobil tersebut di halaman dengan permukaan tanah. Perhatikan bagaimana gerakan mobil di kedua tempat berbeda tersebut! Mobil-mobilan dapat bergerak karena mempunyai energi. Sebagai sumber energinya adalah baterai. Gerakan mobil di lantai lebih cepat dan lebih lincah daripada di halaman (tanah). Mengapa demikian? Gaya gesek antara roda dengan lantai lebih kecil daripada gaya gesek antara roda dengan tanah. Hal ini dikarenakan permukaan lantai lebih halus daripada permukaan tanah. Jadi gaya gesek dipengaruhi permukaan tempat benda bergerak. Selanjutnya gaya gesek akan memengaruhi gerak benda. 

Gaya gesek adalah gaya yang timbul pada dua permukaan benda yang saling bersinggungan. Dan salah satu atau dua benda tersebut bergerak. Lalu bagaimana kita merasakan adanya gaya gesek? Dan ke mana arah gayanya? Saat kita mendorong atau menarik meja akan timbul bunyi. Bunyi merupakan salah satu  bentuk energi. Bunyi timbul karena gesekan kaki meja dengan permukaan lantai. Bunyi ini menunjukkan adanya gaya gesek. Arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak meja. Gesekan antara dua benda juga dapat menimbulkan energi panas.Besarnya gaya yang diperlukan untuk menarik benda di permukaan berbeda. Untuk menarik di tempat yang permukaannya kasar memerlukan gaya lebih besar. Sebaliknya untuk menarik benda di tempat yang permukaannya halus memerlukan gaya lebih kecil. Jadi besarnya gaya dipengaruhi permukaan bidang sentuh. Semakin licin permukaan bidang sentuh, semakin kecil gaya geseknya.Besarnya gaya gesek juga dipengaruhi luas permukaan bidang singgung. Semakin luas bidang singgungnya, semakin besar gaya geseknya. Menurut pendapatmu apakah keuntungan adanya gaya gesek? Gaya gesek dikatakan menguntungkan jika gaya gesek itu memang diperlukan. Misalnya gaya gesek jalan dengan roda kendaraan. Gaya gesek ini diperlukan agar kendaraan tidak tergelincir saat melaju di jalan. Oleh karena itu roda kendaraan dibuat bergerigi. Contoh lain gaya gesek yang menguntungkan adalah gaya gesek sepatu sepak bola dengan lapangan. Dan gaya gesek pada sistem rem kendaraan. Coba kamu cari keuntungan lain dari adanya gaya gesek! Di samping menguntungkan ternyata gaya gesek juga merugikan. Sebagai contoh gaya gesek antara onderdil mesin kendaraan. Gesekan ini juga menimbulkan energi panas. Untuk memperkecil gaya gesek maka permukaan onderdil tersebut dibuat lebih halus dan diberi pelumas. Cara lain
mengurangi gaya gesek adalah memperkecil luas bidang singgung. Misalnya menggunakan bantalan peluru atau bantalan gulir pada roda sepeda.

Memperbesar dan memperkecil gaya gesekan

Gaya gesekan dapat diperbesar ataupun diperkecil disesuaikan dengan tujuannya. Dalam kehidupan sehari-hari kita jumpai berbagai cara yang dilakukan untuk memperkecil atau memperbesar gaya gesekan, di antaranya adalah sebagai berikut :

Cara memperkecil gaya gesek :

1. Pemberian pelumas atau oli pada roda atau rantai sepeda agar gesekannya dapat diperkecil.
2. Penggunaan kayu yang berbentuk bulat untuk mendorong benda agar lebih mudah. Apabila kita mendorong meja atau lemari yang cukup berat maka digunkan gelondongan kayu agar gaya gesekan yang tejadi dapat diperkecil.
3. Memberi roda
4. memberi bantalan peluru

Cara memperbesar gaya gesek :

1. Penggunaan pul pada sepatu pemain bola. Hal ini bertujuan agar gaya gesekan dapat diperbesar sehingga pemain bola tidak tergelincir pada saat berlari dan menendang bola.
2. Membuat alur-alur pada ban mobil atau motor. Untuk menghindari permukaan licin pada jalan yang dilewatinya, pada ban motor dan mobil terdapat alur-alur. Alur-alur ini bertujuan untuk memperbesar gaya gesekan antara ban dan permukaan jalan.

Manfaat dan kerugian dengan adanya gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari

Gaya gesekan yang sedang kita bahas memiliki manfaat dan kerugian. Manfaat dan kerugian ini dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari.

Manfaat gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari :

 a) Membantu benda bergerak tanpa tergelincir 

Kita dapat berjalan di atas lantai karena adanya gaya gesekan
antara sepatu dengan lantai yang meyebabkan kita tidak tergelincir saat berjalan. Selain itu, permukaan aspal jalan raya dibuat agak kasar. Hal ini bertujuan agar mobil tidak slip ketika bergerak di atasnya. Adanya gesekan antara ban dan aspal menyebabkan mobil dapat bergerak tanpa tergelincir. 

 b) Menghentikan benda yang sedang bergerak

Apa yang akan terjadi apabila sepeda yang kamu naiki tidak memiliki rem? Rem pada sepeda digunakan agar sepeda yang kita naiki dapat berhenti ketika sedang bergerak. Gesekan antara karet rem dengan peleg membuat laju sepeda akan semakin lambat ketika di rem.

Kerugian gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari :

a) Menghambat gerakan

Gaya gesekan menyebabkan benda yang begerak akan terhambat gerakannya. Adanya gesekan antara ban sepeda dengan aspal membuat kita harus mengayuh sepeda dengan tenaga yang lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa gaya gesekan menghambat gerakan suatu benda.

b) Menyebabkan aus

Ban sepeda kita menjadi gundul atau sepatu yang kita pakai untuk sekolah bagian bawahnya menjadi tipis diakibatkan oleh gesekan antara ban atau sepatu dengan aspal. Jadi, gesekan menyebabkan benda-benda menjadi aus.

C. Gaya Magnet

Kata magnet berasal dari kata magnesia (bahasa Yunani) yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut. Batu magnet yang ditemukan pertama merupakan magnet alam (magnet tetap). Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan.

SIFAT-SIFAT MAGNET

1. Magnet dapat menarik benda tertentu

Magnet dapat menarik benda lain yang berasal bahan logam. Namun tidak semua logam dapat ditarik oleh magnet. Besi dan baja adalah dua contoh logam yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. 

2. Magnet mempunyai dua kutub

Magnet memiliki dua tempat yang gaya magnetnya paling kuat. Daerah ini disebut kutub magnet. Ada 2 kutub magnet, yaitu kutub utara (U) dan kutub selatan (S). Seringkali kita menjumpai magnet yang bertuliskan N dan S. N merupakan kutub utara magnet itu (singkatan dari north yang berarti utara) sedangkan S kutub selatannya (singkatan dari south yang berarti selatan).

3. Kutub magnet senama tolak menolak, kutub magnet tidak senama tarik menarik

Gaya magnet, seperti halnya gaya listrik, berupa tarikan dan tolakan. Jika dua kutub utara (senama) didekatkan, maka keduanya tolak-menolak. Dua kutub selatan (senama) juga saling menolak. Namun, jika kutub selatan didekatkan pada kutub utara (tidak senama), maka kedua kutub ini akan tarik-menarik. Sehingga kita dapat membuat aturan untuk kutub magnet: kutub senama tolak-menolak, dan kutub tak senama tarik-menarik.

Kutub-kutub magnet selalu berpasangan yaitu kutub utara dan kutub selatan. Selama bertahun-tahun para ilmuwan mencoba mendapatkan satu kutub saja yang ada pada sebuah magnet. Jika sebuah magnet dipotong menjadi dua, ternyata hasilnya berupa dua magnet yang lebih kecil dan masing-masing tetap memiliki kutub utara dan selatan.

4. Medan magnet membentuk gaya magnet

Walaupun gaya-gaya magnet yang terkuat terletak pada kutub-kutub magnet, gaya-gaya magnet tidak hanya berada pada kutub-kutubnya saja. Gaya-gaya magnet juga timbul di sekitar magnet. Daerah di sekitar magnet yang terdapat gaya-gaya magnet disebut medan magnet. Garis gaya magnet dapat digambarkan dengan cara menaburkan serbuk besi pada kertas yang diletakkan di atas magnet. Jika pada suatu tempat garis gaya magnetnya rapat, berarti gaya magnetnya kuat. Sebaliknya jika garis gaya magnetnya renggang, berarti gaya magnetnya lemah.

C. Bentuk- bentuk magnet

Magnet dapat berada dalam berbagai bentuk dan ukuran. Bentuk yang paling sederhana berupa batang lurus. Bentuk lain yang sering kita jumpai misalnya bentuk tapal kuda (ladam), magnet bentuk U danmagnet jarum. Pada bentuk-bentuk ini, kutub magnetnya berada pada ujung-ujung magnet itu.

D. Bahan Magnetik dan Bahan Nonmagnetik

Benda dapat digolongkan berdasarkan sifatnya. Kemampuan suatu benda menarik benda lain yang berada di dekatnya disebut kemagnetan. Berdasarkan kemampuan benda menarik benda lain dibedakan menjadi dua, yaitu benda magnet dan benda bukan magnet. Namun, tidak semua benda yang berada di dekat magnet dapat ditarik. Oleh karena itu sifat kemagnetan benda dapat digolongkan menjadi:

1. Bahan magnetik (feromagnetik), yaitu bahan yang dapat ditarik magnet dengan kuat. Contoh: besi, baja, besi silikon, nikel, kobalt.

2. Bahan non magnetik

- Paramagnetik, yaitu bahan yang ditarik lemah oleh magnet.

Contoh: alumunium, magnesium, wolfram, platina dan kayu

- Diamagnetik, yaitu bahan yang ditolak oleh magnet.

Contoh: Bismuth, tembaga, emas, perak, seng, garam dapur.

Benda-benda magnetik yang bukan magnet dapat dijadikan magnet. Benda itu ada yang mudah dan ada yang sulit dijadikan magnet. Baja sulit untuk dibuat magnet, tetapi setelah menjadi magnet sifat kemagnetannya tidak mudah hilang. Oleh karena itu, baja digunakan untuk membuat magnet tetap (magnet permanen). Besi mudah untuk dibuat magnet, tetapi jika setelah menjadi magnet sifat kemagnetannya mudah hilang. Oleh karena itu, besi digunakan untuk membuat magnet sementara.

Jenis – jenis magnet

Berdasarkan jenis bahan yang digunakan, magnet dapat dibedakan menjadi empat tipe:

1. Magnet Permanen Campuran

Sifat magnet tipe ini adalah keras dan memiliki gaya tarik sangat kuat. Magnet permanen campuran dibagi menjadi:

- Magnet alcomax, dibuat dari campuran besi dengan almunium

- Magnet alnico, dibuat dari campuran besi dengan nikel

- Magnet ticonal, dibuat dari campuran besi dengan kobalt

2. Magnet Permanen Keramik

Tipe magnet ini disebut juga dengan magnadur, terbuat dari serbuk ferit dan bersifat keras serta memiliki gaya tarik kuat.

3. Magnet Besi Lunak

Tipe magnet besi lunak disebut juga stalloy, terbuat dari 96% besi dan 4% silicon. Sifat kemagnetannya tidak keras dan sementara.

4. Magnet Pelindung

Tipe magnet ini disebut juga mumetal, terbuat dari 74% nikel, 20% besi, 5% tembaga, dan 1% mangan. Magnet ini tidak keras dan bersifat sementara.

CARA MEMBUAT MAGNET

Pada dasarnya memagnetkan suatu bahan (besi, baja, nikel, kobalt, atau campuran) adalah mengatur posisi kutub magnet elementernya, misalnya batang besi digosok dengan magnet yang kuat. Posisi magnet elementer semula tidak teratur, saat digosok magnet yang kuat, magnet elementer akan berputar dan kutub-kutub magnet elementer yang senama akan menghadap kesatu arah. Akibatnya, batang besi atau baja tersebut akan menjadi magnet.

Beberapa cara membuat magnet antara lain:

1. Membuat Magnet dengan Cara Menggosok

Besi yang semula tidak bersifat magnet, dapat dijadikan magnet. Caranya besi digosok dengan salah satu ujung magnet tetap. Arah gosokan dibuat searah agar magnet elementer yang terdapat pada besi letaknya menjadi teratur dan mengarah ke satu arah.

2. Membuat Magnet dengan Cara Induksi

Besi dan baja dapat dijadikan magnet dengan cara induksi magnet. Besi dan baja diletakkan di dekat magnet tetap. Magnet elementer yang terdapat pada besi dan baja akan terpengaruh atau terinduksi magnet tetap yang menyebabkan letaknya teratur dan mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan menjadi magnet sehingga dapat menarik serbuk besi yang berada di dekatnya.

Ujung besi yang berdekatan dengan kutub magnet batang, akan terbentuk kutub yang selalu berlawanan dengan kutub magnet penginduksi. Apabila kutub utara magnet batang berdekatan dengan ujung A besi, maka ujung A besi menjadi kutub selatan dan ujung B besi menjadi kutub utara atau sebaliknya.

3. Membuat Magnet dengan Cara Arus Listrik

Selain dengan cara induksi, besi dan baja dapat dijadikan magnet dengan arus listrik. Besi dan baja dililiti kawat yang dihu- bungkan dengan baterai. Magnet elementer yang terdapat pada besi dan baja akan terpengaruh aliran arus searah (DC) yang dihasilkan baterai. Hal ini menyebabkan magnet elementer letaknya teratur dan mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan menjadi magnet dan dapat menarik serbuk besi yang berada di dekatnya. Magnet yang demikian disebut magnet listrik atau elektromagnet.

Besi yang berujung A dan B dililiti kawat berarus listrik. Kutub magnet yang terbentuk bergantung pada arah arus ujung kumparan. Jika arah arus berlawanan jarum jam maka ujung besi tersebut menjadi kutub utara. Sebaliknya, jika arah arus searah putaran jarum jam maka ujung besi tersebut terbentuk kutub selatan. Dengan demikian, ujung A kutub utara dan B kutub selatan atau sebaliknya.

CARA MENGHILANGKAN SIFAT KEMAGNETAN

Sebuah magnet akan hilang sifat kemagnetannya jika:

1. Magnet dipanasakan hingga berpijar atau dibakar

Pemanasan pada magnet menyebabkan sifat kemagnetannya berkurang atau bahkan hilang. Hal ini terjadi karena tambahan energi akibat pemanasan menyebabkan partikel-partikel bahan bergerak lebih cepat dan lebih acak, maka sebagian magnet elementernya tidak lagi menunjuk arah yang sama seperti semula. Bahkan setiap benda di atas suhu tertentu sama sekali tidak dapat dibuat menjadi magnet.

2. Magnet dipukul atau ditempa hingga bentuknya berubah atau rusak

Magnet yang mengalami pemukulan akan menyebabkan perubahan susunan magnet elementernya. Akibat pemanasan dan pemukulan magnet elementer menjadi tidak teratur dan tidak searah. Magnet-magnet elementer yang tadinya segaris (searah) menjadi berarah sembarangan, sehingga benda kehilangan sifat magnetiknya.