Gaya termasuk menjadi salah satu bagian dari materi ilmu dasar fisika, satuan simbol yang dipakai dalam rumus gaya sudah ditentukan oleh hukum fisika. Di dalam ilmu fisika, gaya adalah tarikan atau dorongan, terdapat penjelasan lebih mengenai bagian ilmu fisika ini. Termasuk kaitan gaya apung gaya dorong yang perlu diketahui.
Karena suatu gaya bisa menggerakan benda bebas atau benda yang tidak terikat, gaya juga sebagai besaran yang memiliki besar dan arah tertentu. Gaya termasuk sebuah interaksi yang jika bekerja sendiri akan menyebabkan suatu perubahan dalam keadaan gerak benda, gaya bisa mempengaruhi perubahan gerak, posisi hingga perubahan bentuk dari benda.
Untuk membuktikan seperti apa gaya dorong bekerja, Justin William Thorup, siswa Sampoerna Academy Sentul Grade 9 menjalankan proyek elektronik dasar untuk melihat daya dorong dan daya apung, serta ketika keduanya ini berhamburan. Material penelitian yang digunakan antara lain dc motor, sponge, sebuah baterai AA dan kabel.
Yuk ketahui seperti apa proyek yang dijalankan ini dan penjelasan lengkap mengenai gaya dorong di bawah ini.
Pengertian Gaya Dorong
Gaya dorong adalah sebuah gaya yang dihasilkan dari adanya pergerakan mendorong terhadap suatu benda. Jenis gaya ini berlawanan arti dari gaya tarik, karena benda yang diberi gaya dorong akan menjauh dari sumber gaya. Contoh mudah dari dari gaya dorong dalam kehidupan sehari-hari, saat menggeser meja ke arah depan, mendorong mobil mogok hingga gerobak yang didorong.
Proses gaya dorong dilakukan dengan cara menjauhkan atau menggerakan benda untuk menjauh atau berubah posisi dari posisi awal. Sesuai dengan prinsip gaya yang bisa mempengaruhi perubahan gerak, posisi hingga perubahan bentuk benda. Gaya merupakan bagian yang tidak bisa terlepas di dalam kehidupan manusia sehari-hari.
Layaknya pergerakan tubuh, dalam memindahkan barang sampai melakukan suatu pekerjaan hingga bisa dikatakan jika gaya merupakan sesuatu yang selalu mengiringi aktivitas manusia. Konsep ini juga berdasar dari istilah hukum yang ditetapkan dalam hukum gerak Isaac Newton. Prinsip dan reaksi akan menjelaskan sesuatu.
Rumus Gaya Dorong
Rumus gaya tak dapat dilepaskan dari Hukum Newton I, II dan II karena memang semuanya memiliki keterkaitan satu sama lain. Prinsip Newton pertama, benda yang masih diam atau bergerak dengan laju seragam di dalam garis lurus akan tetap berada dalam posisi seperti itu. Hingga adanya sebuah gaya yang ditetapkan. (Rumus: ∑F = 0 atau Resultan Gaya (kg m/s2)).
Hukum kedua menyebutkan bahwa gaya eksternal bekerja pada tubuh akan menghasilkan percepatan atau perubahan kecepatan tubuh di dalam arah gaya. Besarnya percepatan akan berbanding lurus dengan besarnya gaya luar, selain itu juga akan berbanding terbalik dengan jumlah materi yang terdapat di dalam benda (Rumus F= m.a).
Sementara hukum ketiga menyatakan bahwa saat suatu benda diberikan sebuah gaya dari benda lain, sehingga kedua benda akan memberi gaya. Gaya tersebut sama dengan gaya pertama, prinsip aksi serta reaksi akan menjelaskan sesuatu, hal ini menjelaskan mengapa gaya akan cenderung mengubah bentuk benda (Rumus: F aksi = F reaksi).
Diketahui rumus gaya dorong adalah F = w x h /s, keterangan masing-masing di antaranya w = berat beban yang diangkat (Newton), h = ketinggian (m, cm), F = gaya yang diperlukan untuk mengangkat (Newton), s = panjang papan miring (m, cm). Rumus ini juga bisa digunakan untuk menghitung besarnya gaya dorong dalam aktivitas sehari-hari.
Baca juga: Pengertian Fotosintesis, Proses, Jenis, & Manfaatnya
Pengertian Gaya Apung
Gaya apung adalah kemampuan suatu benda mengapung di dalam suatu cairan atau fluida, hubungan berat benda dengan berat air yang dipindahkan memiliki sifat menentukan apakah benda bisa mengapung atau tidak. Meskipun ukuran dan bentuk dari benda yang diapungkan juga memiliki efek, namun hal-hal ini bukan alasan utama benda bisa mengapung atau tenggelam.
Seperti misalnya menimbang batu di dalam air, berat batu yang terukur pada timbangan pegas menjadi lebih kecil dibanding saat menimbang batu di udara atau tidak di dalam air. Massa batu yang terukur pada timbangan bisa lebih kecil karena adanya gaya apung, menekan batu sehingga posisinya ke menuju ke atas.
Selain itu efek yang sama juga dirasakan saat seseorang melakukan aktivitas mengangkat benda apa saja dari dalam air. Batu atau benda apa saja akan terasa lebih ringan ketika diangkat dalam air, itu menandakan adanya gaya apung dengan arah gaya yang menuju ke atas sehingga benda apa saja yang diangkat dari dalam air akan terasa lebih ringan
Prinsip Archimedes
Prinsip Archimedes menyebutkan bahwa benda yang berada di dalam air beratnya akan menjadi kurang dari benda yang ada di udara. Archimedes merupakan seorang Matematikawan yang hidup di abad ke-III dan prinsip yang dibuatnya berasal dari kejadian saat Archimedes berada di dalam kamar mandi membenamkan diri ke dalam air, semakin tinggi tingkat air yang akan naik.
Gaya apung pertama kali dicetuskan oleh Archimedes lewat prinsipnya, saat itu Archimedes disebut menyadari tubuhnya yang menggeser air di bak mandi, hal itulah yang membuat Archimedes menetapkan prinsip di atas. Gaya apung muncul karena munculnya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda.
Tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman, semakin dalam fluida maka akan semakin besar tekanan yang dihasilkan. Saat sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida, maka muncul perbedaam tekanan dan ini terjadi antara fluida bagian atas dan bagian bawah benda. Fluida yang letaknya di bagian bawah benda punya tekanan lebih besar ketimbang fluida yang berada di bagian atas.
Gaya Apung Positif
Benda yang mengapung dalam cairan memiliki gaya apung positif, hal ini karena jumlah air yang dipindahkan benda lebih besar dari benda itu. Seperti kapal laut, puluhan kilogram berat yang dimiliki mampu membuat benda ini mengapung di atas air. Hal ini karena berat air yang tergantikan lebih besar sebagian karena ukuran dan bentuk.
Selain itu hal ini menjelaskan mengapa kapal laut dengan ukuran besar bisa mengapung di atas air, tentunya dengan catatan bahwa air yang dipindahkan memiliki berat lebih besar dari kapal-kapal itu sendiri sehingga tidak akan tenggelam. Gaya apung yang dialami benda sebesar dari benda yang diapungkan tersebut.
Gaya Apung Negatif
Gaya apung negatif adalah gaya yang akan menyebabkan benda tenggelam di dalam air, mengacu pada benda dengan berat yang melebihi cairan yang dipindahkan. Seperti kerikil, batu dan sejenisnya dengan berat yang dimiliki akan tenggelam jika dimasukkan ke dalam air. Kondisi yang memungkinkan sebuah benda menjadi apung netral atau melayang di air.
Benda apung netral akan melayang ketika di dalam cairan, artinya melayang berarti tidak tenggelam maupun mengapung di atas air. Beda dengan kapal selam, benda ini mampu menyesuaikan berat dengan menambahkan atau mengeluarkan air dari dalam tangki khusus yang disebut dengan ballas, keseimbangan ballas ini membuat kapal selam bisa melayang.
Ukuran dan Bentuk
Seberapa banyak permukaan suatu benda bisa menyentuh permukaan air, memiliki efek pada daya apung. Seperti misalnya kapal dengan ukuran sangat besar mempunyai banyak area permukaan, sehingga berat badan pada kapal bisa tersebar pada banyak permukaan air. Permukaan tersebut akan memberi dorongan pada kapal.
Dan jika kapal yang sama berada di air dengan bentuk busur yang mengarah ke bawah, maka dapat mengakibatkan kapal tenggelam. Karena semua berat terkonsentrasi pada satu area kecil dan air tersebut menggusur berat kurang yang berasal dari kapal.
Rumus Fisika Hukum Archimedes
Besar gaya dorong air di kedalaman h1
F1 = P1A = p g h1 A
Besar gaya dorong air di kedalaman h2
F2 = P2A = p g h1 A
Besar gaya apung
∑F = F2 – F1 = p g h2 A – p g h1 A
∑F = p g A (h2 – h1) = p g A h
∑F = p g V
Keterangan rumus gaya apung
(rho) = Massa jenis air (Kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (9,8 m/s2),
V = Volume benda yang tercelup di dalam air (m3),
A = Luas permukaan benda (m2),
h = h2 – h1 = Perbedaan kedalaman fluida yang berada di atas dan di bawah benda yang tercelup dalam air (m)
Keseimbangan Benda Terapung
Merujuk pada prinsip Archimedes, sebuah benda bisa dikatakan stabil apabila mampu kembali ke posisi keseimbangannya semula ketika digerakkan atau diusik. Dalam kaitannya dengan benda terapung, masalah kestabilan lebih rumit karena apabila adanya gerakan seperti rotasi membuat lokasi dari pusat apung benda tersebut berganti.
Hasil Project Students SA – G9 JUSTIN WILLIAM THORUP – SPONGE MOTORBOAT
Justin William Thorup, siswa Sampoerna Academy Sentul Grade 9 dalam sebuah proyek yang meneliti sponge motorboat. Proyek elektronik dasar untuk melihat daya dorong dan daya apung, serta ketika keduanya ini berhamburan. Material penelitian yang digunakan antara lain dc motor, sponge, sebuah baterai AA dan kabel.
Langkah yang dikerjakan dimulai dari membuat baling-baling, lalu nyalakan dengan kabel listrik dan baterai, mulai baling-baling dengan kabel listrik dan baterai, pasang ke spons, tambahkan gabus ke spons agar tidak tenggelam dan lakukan pengujian. Meskipun percobaan ini gagal, karena memang perhitungan science dan matematika sangat berpengaruh di dalamnya.
Proyek yang dikerjakan Justin William Thorup ini termasuk dalam penerapan sistem Project Based Learning (PBL) yang memang dikembangkan dan menjadi sistem pembelajaran Sampoerna Academy. Merupakan bagian yang berkaitan dengan keahlian STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts and Math).
Sampoerna Academy memilih pendekatan instruksional konstruktivisme yang membuat siswa terlibat secara langsung dalam penyelesaian masalah sesuai dengan minat dari para siswa. Selain itu adanya kolaborasi dan pembelajaran personal yang ditekankan mulai dari tingkat dasar dan seterusnya, tertarik untuk bergabung dengan Sampoerna Academy?
Segera bergabung dengan Sampoerna Academy, kami mempersiapkan alumni secara matang untuk karier mereka di masa depan akan kebutuhan tenaga kerja nasional dan global. Tentunya tenaga kerja yang membutuhkan keterampilan tinggi, untuk info lebih lanjut dan cara pendaftaran di Sampoerna Academy bisa dengan mengklik tautan di akhir artikel ini.
Untuk informasi lebih lanjut terkait pendaftaran, kurikulum, kunjungan, dan informasi seputar Sampoerna Academy silakan mengisi data di bawah ini.
[formidable id=7]
Referensi
