Gaya dan Gerak

Modul Olimpiade IPA SD — Bab 5

Pernahkah kamu berdiri di dalam bus, lalu tiba-tiba bus mengerem mendadak? Badanmu terdorong ke depan. Padahal tidak ada yang mendorongmu.

Atau sebaliknya, ketika bus yang tadinya diam tiba-tiba melaju — badanmu terdorong ke belakang. Juga tanpa ada yang mendorong.

Kalau kamu pernah mengalaminya dan bertanya-tanya kenapa, bab ini akan menjawabnya. Dan bukan cuma itu: kamu juga akan tahu mengapa bola yang dilempar mendatar dan bola yang dijatuhkan begitu saja tiba di tanah pada saat yang sama, dan mengapa dua bola dengan berat berbeda jatuh bersamaan di ruang hampa.

Ayo kita mulai dari yang paling dasar.

Gaya: Tarikan dan Dorongan

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dikerjakan pada suatu benda. Satuannya newton (N), dan diukur dengan neraca pegas (dinamometer).

Gaya tidak bisa dilihat. Yang bisa kita lihat hanyalah akibatnya pada benda.

Empat Pengaruh Gaya

1. Membuat benda diam menjadi bergerak — bola ditendang.
2. Membuat benda bergerak menjadi diam — bola ditangkap penjaga gawang.
3. Mengubah arah gerak benda — bola dipantulkan.
4. Mengubah bentuk benda — plastisin ditekan.

Gaya juga dapat mengubah kecepatan benda: mempercepat maupun memperlambatnya.

Jenis-Jenis Gaya

Jenis gaya	Sumbernya	Contoh
Gaya otot	tenaga otot makhluk hidup	menendang bola, menarik gerobak, mengayuh sepeda
Gaya gesek	sentuhan dua permukaan	rem sepeda, telapak kaki di lantai
Gaya gravitasi	tarikan bumi	buah jatuh, air mengalir turun
Gaya pegas	benda elastis kembali ke bentuk semula	ketapel, per kasur, busur panah
Gaya magnet	tarik-menarik atau tolak-menolak kutub	magnet menempel di kulkas, jarum kompas

Ingat! Setiap gaya bisa digolongkan sebagai mendorong atau menarik. Gaya gesek adalah gaya yang menahan (mendorong berlawanan arah gerak); magnet dengan kutub berbeda saling menarik; gravitasi selalu menarik ke bawah.

Satu Kegiatan, Beberapa Gaya

Kalau soal bertanya "gaya apa yang dimanfaatkan", periksa dulu apakah jawabannya lebih dari satu. Pada ketapel:

• Saat karet ditarik — bekerja gaya otot dari tangan.
• Saat karet dilepaskan — bekerja gaya pegas karena karet kembali ke bentuk semula dan melontarkan batu.

Gaya Gesek

Gaya gesek muncul ketika dua permukaan bersentuhan, dan arahnya selalu berlawanan dengan arah gerak benda.

Memperbesar gaya gesek	Memperkecil gaya gesek
alur pada ban dan sol sepatu	memberi pelumas (oli, gemuk)
membuat permukaan lebih kasar	memakai roda atau bantalan peluru
menambah beban di atas benda	memperhalus permukaan

Gaya gesek punya dua wajah. Ia merugikan karena membuat mesin cepat aus dan memboroskan tenaga. Tapi ia juga menguntungkan — tanpa gaya gesek kita tidak bisa berjalan, rem tidak berfungsi, dan pensil tidak meninggalkan bekas di kertas.

Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi adalah gaya tarik bumi terhadap semua benda bermassa, arahnya selalu menuju pusat bumi.

Bukti paling sederhana: semua benda yang dilempar ke atas pasti jatuh kembali. Saat naik, gravitasi memperlambatnya sampai berhenti sejenak di titik tertinggi. Lalu gravitasi mempercepatnya turun kembali.

Gaya gravitasi jugalah yang menyebabkan benda memiliki berat. Ingat kembali dari Bab 1: massa adalah banyaknya materi (satuan kg, tetap di mana pun), sedangkan berat adalah gaya tarik bumi (satuan newton, berubah tergantung tempat).

Resultan Gaya

Biasanya lebih dari satu gaya bekerja pada satu benda. Gabungan semuanya disebut resultan gaya.

Gaya Searah

R = F_1 + F_2

Gaya Berlawanan Arah

R = F_{\text{besar}} - F_{\text{kecil}}

Ingat! Gaya yang berlawanan arah harus dikurangkan, bukan dijumlahkan. Pilihan jawaban yang menjumlahkan (misalnya 160 + 300 = 460 N) selalu tersedia sebagai pengecoh. Jangan lupa juga menyebutkan arahnya.

Resultan Nol

Kalau kedua gaya sama besar dan berlawanan arah, resultannya nol. Benda tidak mengalami perubahan gerak: yang diam tetap diam, yang bergerak tetap bergerak dengan kecepatan tetap.

Pegas dan Batas Kesebandingan

Kalau pegas digantungi beban, ia bertambah panjang. Selama bebannya belum terlalu besar, berlaku hubungan yang rapi: pertambahan panjang sebanding dengan beban.

Artinya, kalau 2 N menambah 3 cm, maka 4 N menambah 6 cm, dan 6 N menambah 9 cm.

Batas Kesebandingan

Hubungan sebanding itu ada batasnya. Kalau bebannya terlalu besar, pegas mulai "kewalahan" dan pertambahan panjangnya melonjak tidak teratur lagi. Titik itu disebut batas kesebandingan.

Untuk mencari berapa gaya yang diperlukan tiap satu sentimeter, langkahnya dua. Pertama, cari pertambahan panjangnya dengan mengurangkan panjang akhir dengan panjang mula-mula. Kedua, bagi gaya dengan pertambahan itu.

Misalnya pegas sepanjang 10 cm menjadi 22 cm ketika diberi beban 24 N. Pertambahannya 22 - 10 = 12 cm, sehingga gaya tiap sentimeternya 24 : 12 = 2 N.

Ingat! Kesalahan tersering adalah membagi 24 dengan 22 (panjang akhir) alih-alih dengan 12 (pertambahannya). Yang berhubungan dengan gaya adalah pertambahan panjang, bukan panjang seluruhnya.

Jarak dan Perpindahan

Sekarang kita beralih dari gaya ke gerak. Dan hal pertama yang harus dibereskan adalah dua kata yang sering dianggap sama padahal berbeda.

• Jarak — panjang seluruh lintasan yang benar-benar dilalui. Tidak peduli arahnya.
• Perpindahan — jarak lurus dari titik awal ke titik akhir, beserta arahnya.

Kalau soal memberi tabel posisi terhadap waktu, cara mengerjakannya selalu sama. Perpindahan cukup dihitung dari posisi awal ke posisi akhir: kurangkan keduanya. Jarak dihitung dengan menjumlahkan besar setiap perubahan posisi satu per satu, tanpa memedulikan tandanya.

Perbedaan itu baru terasa kalau benda sempat mundur di tengah perjalanan. Misalnya posisi berturut-turut 8, 12, 10, dan 14 cm: perpindahannya 14 - 8 = 6 cm, sedangkan jaraknya 4 + 2 + 4 = 10 cm.

Ingat! Jarak selalu lebih besar atau sama dengan perpindahan, tidak pernah lebih kecil. Kalau hasilmu terbalik, pasti ada yang keliru.

Ingat! Kalau benda kembali ke titik semula, perpindahannya nol tetapi jaraknya tidak nol. Contoh: kamu lari mengelilingi lapangan satu putaran penuh — jaraknya mungkin 400 meter, tetapi perpindahanmu nol karena kamu berakhir di titik yang sama.

Contoh Soal 1

Tabel berikut mencatat posisi sebuah benda yang bergerak pada lintasan lurus.

Waktu (s)	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Posisi (cm)	2	4	8	12	10	14	18	16	20

Berapa perpindahan dan jarak yang dialami benda dari detik ke-2 sampai detik ke-5?

Pembahasan:

Langkah 1 — ambil datanya. Detik ke-2 sampai ke-5: posisinya 8 → 12 → 10 → 14 cm.

Langkah 2 — hitung perpindahan. Cukup lihat titik awal dan titik akhir.

14 - 8 = 6 \text{ cm}

Langkah 3 — hitung jarak. Jumlahkan semua perubahan tanpa memedulikan arahnya.

|12 - 8| + |10 - 12| + |14 - 10| = 4 + 2 + 4 = 10 \text{ cm}

Jawaban: Perpindahan 6 cm, jarak 10 cm.

Ingat! Jarak selalu lebih besar atau sama dengan perpindahan, tidak pernah lebih kecil. Kalau hasilmu terbalik, pasti ada yang keliru.

Kelajuan dan Kecepatan

• Kelajuan = jarak ÷ waktu. Hanya menyatakan nilainya.
• Kecepatan = perpindahan ÷ waktu. Menyatakan nilai dan arahnya.

Kalau soal menyebut "jarak yang ditempuh dibagi waktu yang diperlukan", yang dimaksud adalah kelajuan.

Dalam percakapan sehari-hari kita menyebut keduanya "kecepatan", dan untuk soal hitungan sederhana rumusnya sama. Tapi kalau soal bertanya definisi, perhatikan baik-baik kata "jarak" atau "perpindahan".

Menghitung Jarak, Kecepatan, dan Waktu

v = \frac{s}{t} \qquad s = v \times t \qquad t = \frac{s}{v}

Dua konversi berikut paling sering dipakai, dan sebaiknya kamu hafal. Untuk mengubah km/jam menjadi m/s, bagilah dengan 3{,}6. Untuk mengubah m/s menjadi km/jam, kalikan dengan 3{,}6. Jadi 72 km/jam sama dengan 20 m/s, dan 5 m/s sama dengan 18 km/jam.

Angka 3,6 itu bukan hafalan buta: ia berasal dari 1.000 meter dibagi 3.600 detik. Kalau kamu lupa, turunkan saja dari sana.

Untuk satuan waktu, ingat pula bahwa 1 jam = 60 menit = 3.600 detik, dan 1 hari = 86.400 detik.

Ingat! Sebelum memasukkan angka ke rumus, samakan dulu satuannya. Kalau kecepatannya km/jam, waktunya harus dalam jam. Kalau kecepatannya m/s, waktunya harus dalam detik. Inilah sumber kesalahan nomor satu pada soal gerak.

Perhatikan: kalau angka 15 langsung dimasukkan, hasilnya 1.125 km — jelas mustahil untuk perjalanan 15 menit. Selalu periksa apakah jawabanmu masuk akal.

Untuk jarak yang tetap, kecepatan dan waktu berbanding terbalik: makin cepat bergerak, makin singkat waktunya. Hasil kali keduanya selalu sama, yaitu jaraknya.

Kecepatan Rata-Rata

v_{\text{rata-rata}} = \frac{\text{jarak total}}{\text{waktu total}}

Ingat! Kecepatan rata-rata bukan rata-rata dari kecepatan-kecepatannya. Kamu harus menjumlahkan seluruh jaraknya, menjumlahkan seluruh waktunya, baru membagi.

Gerak Lurus Beraturan dan Berubah Beraturan

• GLB (Gerak Lurus Beraturan) — kecepatannya tetap. Pada selang waktu yang sama, jaraknya selalu sama.
• GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) — kecepatannya berubah secara teratur. Kalau makin cepat disebut dipercepat, kalau makin lambat disebut diperlambat.

Ingat! Yang berbentuk garis miring naik adalah grafik jarak terhadap waktu pada GLB, bukan grafik kecepatan terhadap waktu. Periksa dulu apa yang tertulis di sumbu tegaknya sebelum memilih.

Membaca Grafik Kecepatan terhadap Waktu

Bentuk garis pada grafik v–t	Artinya
mendatar	kecepatan tetap (GLB)
naik	dipercepat
turun	diperlambat
berimpit dengan sumbu mendatar (v = 0)	benda diam

Ingat! Pada grafik v–t, garis mendatar bukan berarti benda berhenti — artinya benda bergerak dengan kecepatan tetap. Benda baru benar-benar berhenti kalau garisnya menyentuh nilai nol. Ini jebakan yang paling sering muncul, misalnya pada soal orang naik eskalator dengan kecepatan tetap: grafiknya mendatar, bukan miring.

Luas di Bawah Grafik = Jarak

Ini trik yang sangat berguna: luas daerah di bawah grafik v–t sama dengan jarak yang ditempuh.

Contoh Soal 2

Sebuah partikel bergerak lurus. Grafiknya berupa garis lurus dari 8 m/s pada detik ke-0 menuju 24 m/s pada detik ke-8. Tentukan: (a) kecepatannya pada detik ke-6; (b) jarak yang ditempuh selama 8 detik.

Pembahasan:

Bagian (a) — cari percepatannya dulu.

a = \frac{24 - 8}{8} = 2 \text{ m/s}^2

Maka kecepatan pada detik ke-6:

v = 8 + 2 \times 6 = 20 \text{ m/s}

Bagian (b) — hitung luas trapesiumnya.

s = \frac{(8 + 24) \times 8}{2} = \frac{256}{2} = 128 \text{ meter}

Jawaban: (a) 20 m/s; (b) 128 meter.

Percepatan dan Rumus GLBB

Percepatan adalah perubahan kecepatan tiap satuan waktu.

a = \frac{\Delta v}{t} = \frac{v_t - v_0}{t}

Sebuah benda mengalami percepatan ketika kecepatannya berubah — baik bertambah, berkurang, maupun berubah arah.

Ingat! Benda yang melaju sangat cepat tetapi kecepatannya tetap tidak mengalami percepatan sama sekali. Percepatan mengukur perubahan, bukan besarnya kecepatan.

Contoh Soal 3

Sebuah kereta bergerak dengan kelajuan 72 km/jam. Saat memasuki lorong, masinis memperlambatnya dengan perlambatan 2 m/s² hingga berhenti tepat di ujung lorong. Berapa panjang lorong itu?

Pembahasan:

Langkah 1 — samakan satuannya.

72 \text{ km/jam} = 72 : 3{,}6 = 20 \text{ m/s}

Langkah 2 — pilih rumus yang tepat. Soal tidak menyebut waktu, dan yang dicari adalah jarak. Pakai rumus tanpa waktu.

v_t^2 = v_0^2 + 2 a s

Langkah 3 — masukkan angkanya. Kereta berhenti, jadi v_t = 0. Karena diperlambat, a = -2.

0 = 20^2 + 2 \times (-2) \times s

0 = 400 - 4s \quad \Rightarrow \quad s = \frac{400}{4} = 100 \text{ meter}

Jawaban: Panjang lorong 100 meter.

Ingat! Perlambatan ditulis dengan tanda negatif. Kalau lupa tanda minusnya, hasilnya akan salah tanda dan tidak masuk akal.

Gerak Jatuh dan Gerak Menyilang

Dua Benda Jatuh Bersamaan

Bayangkan dua bola dengan massa berbeda dijatuhkan bersamaan dari ketinggian yang sama, di tempat tanpa udara. Mana yang sampai lebih dulu?

Jawabannya: keduanya sampai bersamaan, dengan percepatan yang sama.

Ini mungkin terasa berlawanan dengan pengalaman sehari-hari, karena di udara terbuka bulu ayam memang jatuh lebih lambat daripada batu. Tapi penyebabnya bukan massanya — melainkan hambatan udara yang lebih terasa pada benda ringan berpermukaan luas. Hilangkan udaranya, dan keduanya jatuh bersamaan.

Ingat! Di ruang hampa, benda berat tidak jatuh lebih cepat. Pilihan "bola A jatuh lebih cepat karena massanya lebih besar" adalah jebakan klasik yang memanfaatkan dugaan sehari-hari kita.

Gerak Mendatar dan Gerak Vertikal Saling Bebas

Sekarang percobaan yang lebih mengejutkan. Dua bola dilepaskan dari ketinggian yang sama pada saat yang sama. Bola pertama dilepas begitu saja. Bola kedua dilempar mendatar sehingga melayang jauh ke samping.

Ternyata keduanya menyentuh tanah pada saat yang sama.

Alasannya: gerak mendatar dan gerak vertikal berlangsung saling bebas — tidak saling memengaruhi. Lamanya benda jatuh hanya ditentukan oleh gerak vertikalnya, yaitu oleh ketinggian awalnya. Kecepatan mendatar hanya menentukan sejauh mana ia mendarat, bukan kapan ia mendarat.

Gerak Menyilang: Perahu Menyeberangi Sungai

Prinsip yang sama muncul di sini. Perahu bergerak menyeberang dengan 4 m/s, sedangkan arus membawanya ke samping dengan 3 m/s. Kedua gerak itu berlangsung bersamaan dan saling bebas.

Kecepatan sebenarnya dicari dengan aturan segitiga siku-siku:

v = \sqrt{4^2 + 3^2} = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25} = 5 \text{ m/s}

Contoh Soal 4

Sebuah perahu menyeberangi sungai dengan kecepatan 4 m/s tegak lurus terhadap arus sungai yang kecepatannya 3 m/s. Jika waktu tempuh perahu sampai di seberang adalah 12 detik, berapa jarak yang ditempuh perahu?

Pembahasan:

Langkah 1 — cari kecepatan sebenarnya. Kedua kecepatan saling tegak lurus, jadi digabung dengan aturan segitiga siku-siku.

v = \sqrt{4^2 + 3^2} = 5 \text{ m/s}

Langkah 2 — hitung jaraknya.

s = v \times t = 5 \times 12 = 60 \text{ meter}

Jawaban: 60 meter.

Ingat! Jarak yang ditanya adalah jarak yang benar-benar ditempuh perahu, yaitu sepanjang lintasan miringnya. Kalau hanya memakai 4 m/s, kamu memperoleh lebar sungainya (48 m), bukan jarak tempuhnya.

Hukum I Newton: Sifat Lembam

Hukum I Newton: jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam, dan benda yang bergerak akan tetap bergerak lurus dengan kecepatan tetap.

Sifat benda mempertahankan keadaan geraknya ini disebut kelembaman atau inersia.

Sekarang pertanyaan di awal bab tadi bisa dijawab:

• Bus mengerem mendadak — badanmu tadinya ikut bergerak maju, dan ia ingin tetap bergerak maju. Bus berhenti, badanmu belum. Kamu terdorong ke depan.
• Bus mulai berjalan mendadak — badanmu tadinya diam, dan ia ingin tetap diam. Bus maju, badanmu tertinggal. Kamu terdorong ke belakang.

Contoh lain: kertas di bawah gelas bisa ditarik cepat tanpa menumpahkan gelasnya, dan koin di atas kartu jatuh ke dalam gelas ketika kartunya disentil.

Bandul sebagai Penunjuk Percepatan

• Kotak bergerak dengan kecepatan tetap → bandul tegak lurus, resultan gaya nol.
• Kotak dipercepat ke kanan → bandul menyimpang ke kiri, karena bandul tertinggal mempertahankan keadaannya.

Bandul selalu tertinggal ke arah berlawanan dengan arah percepatannya.

Permukaan Zat Cair Tetap Mendatar

Kasus yang mirip: sebuah bola berisi air setengah penuh menggelinding turun di bidang miring dengan kecepatan tetap. Bagaimana bentuk permukaan airnya?

Jawabannya: tetap mendatar. Selama tidak ada percepatan, permukaan bebas zat cair selalu tegak lurus arah gravitasi — dan gravitasi selalu mengarah ke bawah, tidak peduli kemiringan bidangnya.

Ingat! Permukaan air tidak ikut miring mengikuti kemiringan bidang. Ini gambar yang paling sering salah dipilih karena terlihat "logis".

Hukum II Newton

Hukum II Newton: jika ada resultan gaya yang bekerja pada benda, benda itu akan mengalami percepatan yang searah dengan gaya tersebut.

F = m \times a

Dari rumus itu bisa dibaca dua hubungan:

• Makin besar gayanya, makin besar percepatannya.
• Makin besar massanya, makin kecil percepatannya.

Perhatikan Gambar Gaya Sama Massa Berbeda. Banyak soal Hukum II Newton sebenarnya tidak meminta hitungan sama sekali — cukup membandingkan.

Caranya: coret besaran yang sama pada kedua keadaan, lalu perhatikan yang tersisa. Kalau gayanya sama dan yang berbeda hanya massanya, maka dari a = F/m langsung terbaca bahwa massa yang lebih besar menghasilkan percepatan yang lebih kecil.

Jadi dua kereta yang ditarik dengan gaya sama tetapi bermuatan berbeda akan bergerak berbeda: kereta yang muatannya lebih berat bertambah cepatnya lebih lambat.

Sebaliknya, kalau massanya sama dan yang berbeda hanya gayanya, maka gaya yang lebih besar menghasilkan percepatan yang lebih besar — dan arah percepatannya selalu mengikuti arah resultan gayanya, tidak pernah melawan.

Ketika Gaya Melawan Gesekan

Latihan Yuk!

1. Dua anak mendorong lemari ke arah yang sama dengan gaya 45 N dan 35 N. Berapa resultan gayanya?
2. Sebuah perahu menempuh jarak 120 meter. Berapa waktu yang diperlukan jika kecepatannya 8 m/detik? Berapa pula jika kecepatannya 12 m/detik?
3. Seorang anak berlari 200 m ke timur lalu 200 m kembali ke titik semula dalam waktu total 100 detik. Berapa jarak, perpindahan, kelajuan rata-rata, dan kecepatan rata-ratanya?
4. Mengapa penumpang bus terdorong ke depan saat bus mengerem mendadak? Hukum apa yang menjelaskannya?
5. Sebuah bandul digantung di dalam kotak. Kotak bergerak ke kanan dan bandul menyimpang ke kiri. Apa yang sedang terjadi pada kotak?
6. Dua bola dilepaskan bersamaan dari ketinggian sama: bola P dijatuhkan begitu saja, bola Q dilempar mendatar. Mana yang lebih dulu menyentuh tanah?
7. Sebuah pegas panjangnya 15 cm tanpa beban dan menjadi 27 cm ketika diberi beban 36 N. Berapa gaya yang diperlukan untuk menambah panjangnya 1 cm?
8. Grafik v–t sebuah benda berupa garis lurus dari 4 m/s pada detik ke-0 menjadi 20 m/s pada detik ke-4. Berapa jarak yang ditempuhnya selama 4 detik itu?

Kunci Jawaban Latihan

• Searah, jadi dijumlahkan: R = 45 + 35 = 80 \text{ N}.
• t = \frac{120}{8} = 15 \text{ detik} dan t = \frac{120}{12} = 10 \text{ detik}. Perhatikan hasil kalinya selalu 120.
• Jarak = 200 + 200 = 400 m. Perpindahan = 0 (kembali ke titik semula). Kelajuan rata-rata = 400 ÷ 100 = 4 m/s. Kecepatan rata-rata = 0 ÷ 100 = 0 m/s.
• Karena badan penumpang tadinya ikut bergerak maju dan cenderung mempertahankan gerak majunya ketika bus tiba-tiba berhenti. Hukum yang menjelaskannya adalah Hukum I Newton tentang kelembaman.
• Kotak sedang dipercepat ke kanan. Bandul tertinggal ke arah berlawanan dengan arah percepatan, sehingga menyimpang ke kiri.
• Keduanya menyentuh tanah bersamaan. Gerak mendatar dan gerak vertikal saling bebas, sehingga lamanya jatuh hanya ditentukan oleh ketinggian awalnya.
• Pertambahan panjangnya 27 - 15 = 12 \text{ cm}. Maka gaya per cm = \frac{36}{12} = 3 \text{ N}.
• Luas trapesium: s = \frac{(4 + 20) \times 4}{2} = \frac{96}{2} = 48 \text{ meter}.

Hukum III Newton: Aksi dan Reaksi

Dua hukum sebelumnya berbicara tentang satu benda. Hukum yang ketiga berbicara tentang dua benda yang saling berinteraksi.

Hukum III Newton: jika sebuah benda memberikan gaya pada benda lain, maka benda kedua memberikan gaya balasan kepada benda pertama yang sama besar tetapi berlawanan arah.

Gaya yang pertama disebut aksi, gaya balasannya disebut reaksi. Keduanya selalu muncul berpasangan — tidak pernah ada aksi tanpa reaksi.

Contohnya ada di mana-mana. Ketika kamu berjalan, kakimu mendorong lantai ke belakang, dan lantai mendorong kakimu ke depan — dorongan lantai itulah yang sebenarnya memajukanmu. Ketika balon yang ditiup dilepaskan, udara menyembur ke belakang dan balon terdorong ke depan. Roket pun bergerak dengan cara yang sama: gas panas disemburkan ke bawah, dan roket terdorong ke atas.

Ikan berenang dengan mendorong air ke belakang memakai siripnya, dan air mendorong ikan ke depan. Senapan tersentak ke belakang ketika peluru melesat ke depan.

Ingat! Karena aksi dan reaksi sama besar dan berlawanan arah, banyak yang mengira keduanya saling meniadakan sehingga tidak ada yang bergerak. Itu keliru. Aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda, sehingga tidak boleh dijumlahkan sebagai resultan pada satu benda.

Bandingkan dengan resultan nol pada Hukum I Newton: di sana kedua gaya bekerja pada benda yang sama, sehingga memang saling meniadakan. Inilah pembeda utama yang paling sering diuji.

Rangkuman Bab 5

Gaya

• Gaya adalah tarikan atau dorongan, satuannya newton (N), diukur dengan neraca pegas.
• Pengaruh gaya: membuat benda bergerak, berhenti, berubah arah, berubah bentuk, dan berubah kecepatan.
• Jenis gaya: otot, gesek, gravitasi, pegas, dan magnet. Gesek dan otot perlu sentuhan; gravitasi dan magnet bekerja dari jauh.
• Gaya gesek diperbesar dengan permukaan kasar dan alur ban; diperkecil dengan pelumas, roda, dan bantalan peluru.
• Resultan gaya: searah dijumlahkan, berlawanan dikurangkan (arahnya mengikuti gaya yang lebih besar).
• Pada pegas, pertambahan panjang sebanding dengan beban sampai batas kesebandingan. Yang dipakai dalam perhitungan adalah pertambahan panjang, bukan panjang total.
• Hukum III Newton: aksi dan reaksi sama besar, berlawanan arah, dan bekerja pada dua benda berbeda sehingga tidak saling meniadakan.

Gerak

• Jarak = panjang seluruh lintasan. Perpindahan = jarak lurus dari titik awal ke akhir beserta arah. Jarak selalu ≥ perpindahan.
• Kelajuan = jarak ÷ waktu. Kecepatan = perpindahan ÷ waktu.
• v = \dfrac{s}{t}, s = v t, t = \dfrac{s}{v}. Samakan satuan sebelum menghitung. 1 \text{ m/s} = 3{,}6 \text{ km/jam}.
• Kecepatan rata-rata = jarak total ÷ waktu total — bukan rata-rata dari kecepatan-kecepatannya.
• Untuk jarak tetap, kecepatan dan waktu berbanding terbalik.
• GLB kecepatannya tetap; GLBB kecepatannya berubah teratur.
• Percepatan a = \dfrac{\Delta v}{t}, muncul hanya bila kecepatan berubah.
• Rumus GLBB: v = v_0 + a t, s = v_0 t + \tfrac{1}{2} a t^2, v^2 = v_0^2 + 2 a s. Perlambatan bernilai negatif.

Membaca Grafik v–t

Bentuk garis	Artinya
mendatar	kecepatan tetap (bukan berhenti)
naik	dipercepat
turun	diperlambat
berimpit sumbu waktu	benda diam
luas di bawah grafik	jarak yang ditempuh

Hukum Newton dan Gerak Gabungan

• Hukum I Newton: resultan gaya nol → benda diam tetap diam, benda bergerak tetap bergerak beraturan. Sifat ini disebut kelembaman.
• Hukum II Newton: F = m a. Percepatan searah dengan resultan gaya; makin besar massa, makin kecil percepatannya.
• Gaya sama dan percepatan sama → massa total sama.
• Di ruang hampa, semua benda jatuh bersamaan, berapa pun massanya.
• Gerak mendatar dan vertikal saling bebas — benda yang dilempar mendatar tetap mendarat bersamaan dengan benda yang dijatuhkan.
• Dua kecepatan yang saling tegak lurus digabung dengan aturan segitiga siku-siku.
• Permukaan zat cair tetap mendatar selama tidak ada percepatan.

Penutup

Selamat, kamu sudah menyelesaikan bab kelima!

Bab ini penuh dengan hal-hal yang terasa berlawanan dengan dugaan sehari-hari. Bola berat dan bola ringan jatuh bersamaan. Bola yang dilempar jauh ke samping mendarat bersamaan dengan bola yang dijatuhkan lurus. Garis mendatar pada grafik justru berarti benda sedang bergerak.

Kalau ada satu hal yang ingin kamu bawa dari bab ini, biarlah ini: ketika soal terasa "sudah jelas jawabannya", justru di situlah kamu harus paling hati-hati. Dugaan sehari-hari kita sering keliru, dan pembuat soal tahu betul hal itu.

Ada juga dua pertanyaan yang bisa kamu pakai untuk hampir semua soal di bab ini:

1. "Berapa resultan gayanya?" Kalau nol, gerak benda tidak berubah. Kalau tidak nol, benda pasti dipercepat searah gaya itu.
2. "Apakah satuannya sudah sama?" Sebagian besar kesalahan pada soal gerak bukan salah rumus, melainkan salah satuan.

Di Bab 6 kita akan melanjutkan dengan Energi, Usaha, dan Pesawat Sederhana. Kamu akan tahu mengapa mengungkit batu besar dengan linggis terasa jauh lebih ringan, padahal beratnya tidak berkurang sedikit pun.

Sampai jumpa di sana!