Apa itu gaya?

Satu newton kira-kira sama dengan berat sebuah apel kecil yang kamu pegang.

Dorongan dan tarikan

Dalam bahasa sehari-hari, gaya berarti dorongan atau tarikan. Kamu mendorong pintu, menarik laci, menendang bola, atau bersandar pada dinding. Dalam fisika, gaya dapat mengubah gerak atau bentuk benda: membuatnya bergerak, berhenti, bertambah cepat, melambat, berbelok, tertekan, atau meregang. Gaya selalu bekerja antara dua benda. Tanganmu mendorong pintu; Bumi menarik apel; jalan mendorong ban. Jika kamu tidak bisa menyebutkan benda kedua, mungkin yang kamu anggap gaya sebenarnya bukan gaya.

Sebagian gaya memerlukan sentuhan: gesekan antara kotak dan lantai, tegangan tali, dorongan lantai yang menopang tubuhmu (disebut gaya normal karena arahnya tegak lurus permukaan), serta hambatan udara atau air. Gaya lain bekerja melintasi ruang kosong: gravitasi, gaya listrik antara muatan, dan gaya magnet antara magnet. Gravitasi Matahari menjangkau ruang yang hampir kosong sejauh 150 juta kilometer untuk menjaga Bumi tetap pada orbitnya.

Mengukur gaya dalam newton

Gaya diukur dalam newton (N), sesuai nama Isaac Newton. Satu newton adalah gaya yang memberi benda bermassa 1 kg percepatan 1 m/s², sehingga 1 N = 1 kg·m/s². Kedengarannya abstrak, tetapi besarnya kecil dan akrab dalam keseharian. Sebuah apel kecil bermassa sekitar 100 g memiliki berat sekitar 1 N di Bumi. Menahan sekantong gula bermassa 1 kg memerlukan gaya sekitar 9.8 N. Neraca pegas, seperti yang dipakai untuk menimbang bagasi, mengukur gaya secara langsung: pegas meregang sebanding dengan tarikannya.

Gaya dijumlahkan seperti anak panah

Gaya adalah besaran vektor, jadi arahnya penting. Dua orang yang menarik gerobak searah dengan gaya 30 N dan 20 N menghasilkan gaya total 50 N. Jika mereka menarik berlawanan arah, totalnya 30 − 20 = 10 N ke arah tarikan yang lebih kuat. Jumlah semua gaya pada suatu benda disebut resultan gaya. Untuk menjumlahkan gaya yang saling tegak lurus, gunakan keduanya sebagai sisi siku-siku segitiga: gaya 3 N ke timur dan 4 N ke utara menghasilkan 5 N ke timur laut, menurut teorema Pythagoras.

Jika gaya-gaya pada benda saling meniadakan, resultan gayanya nol dan gaya-gaya itu seimbang. Buku yang diam di atas meja adalah contoh yang mudah: gravitasi menariknya ke bawah dan meja mendorongnya ke atas dengan gaya sama besar. Dalam tarik tambang ketika kedua pihak tidak bergerak, tiap tim mungkin menarik dengan gaya ratusan newton, tetapi resultan gaya pada tali tetap nol. Gaya yang tidak seimbang mengubah gerak; inilah pokok bahasan hukum Newton pada pelajaran berikutnya.

Diagram benda bebas

Fisikawan menguraikan gaya dengan diagram benda bebas: gambarkan benda sebagai kotak atau titik, lalu gambar satu anak panah untuk setiap gaya yang bekerja padanya. Pangkal panah berada pada benda dan arahnya mengikuti arah gaya. Panjang panah menunjukkan besar gaya. Untuk peti yang didorong di lantai, ada empat panah: berat W ke bawah, gaya normal N ke atas, dorongan F, dan gaya gesek f yang melawan gerak.