makalah besaran dan satuan

Document Sample
makalah besaran dan satuan Powered By Docstoc
					                         BESARAN DAN SATUAN

Pengertian Besaran

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur atau dihitung, dinyatakan dengan
angka dan mempunyai satuan.

Dari pengertian ini dapat diartikan bahwa sesuatu itu dapat dikatakan sebagai
besaran harus mempunyai 3 syarat yaitu

   1. dapat diukur atau dihitung
   2. dapat dinyatakan dengan angka-angka atau mempunyai nilai
   3. mempunyai satuan

Bila ada satu saja dari syarat tersebut diatas tidak dipenuhi maka sesuatu itu tidak
dapat dikatakan sebagai besaran.

Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macam
yaitu :

   1. Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karena
          diperoleh dari pengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contoh
          adalah massa. Massa merupakan besaran fisika karena massa dapat diukur
          dengan menggunakan neraca.
   2. Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan. Dalam
          hal ini tidak diperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misal kalkulator.
          Contoh besaran non fisika adalah Jumlah.

Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi 2

   1. Besaran Pokok adalah besaran yang ditentukan lebih dulu berdasarkan
          kesepatan para ahli fisika. Besaran pokok yang paling umum ada 7 macam
          yaitu Panjang (m), Massa (kg), Waktu (s), Suhu (K), Kuat Arus Listrik (A),
          Intensitas Cahaya (cd), dan Jumlah Zat (mol). Besaran pokok mempunyai ciri
          khusus antara lain diperoleh dari pengukuran langsung, mempunyai satu
          satuan (tidak satuan ganda), dan ditetapkan terlebih dahulu.
   2. Besaran Turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok.
      Besaran ini ada banyak macamnya sebagai contoh gaya (N) diturunkan dari
      besaran pokok massa, panjang dan waktu. Volume (meter kubik) diturunkan
      dari besaran pokok panjang, dan lain-lain. Besaran turunan mempunyai ciri
      khusus antara lain : diperoleh dari pengukuran langsung dan tidak langsung,
      mempunyai satuan lebih dari satu dan diturunkan dari besaran pokok.

Saat membahas bab Besaran dan Satuan maka kita tidak akan lepas dari satu
kegiatan yaitu pengukuran. Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu
besaran dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

Pengertian Satuan

Satuan didefinisikan sebagai pembanding dalam suatu pengukuran besaran. Setiap
besaran mempunyai satuan masing-masing, tidak mungkin dalam 2 besaran yang
berbeda mempunyai satuan yang sama. Apa bila ada dua besaran berbeda
kemudian mempunyai satuan sama maka besaran itu pada hakekatnya adalah
sama. Sebagai contoh Gaya (F) mempunyai satuan Newton dan Berat (w)
mempunyai satuan Newton. Besaran ini kelihatannya berbeda tetapi sesungguhnya
besaran ini sama yaitu besaran turunan gaya.

Besaran berdasarkan arah dapat dibedakan menjadi 2 macam

   1. Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah sebagai
      contoh besaran kecepatan, percepatan dan lain-lain.

      Vektor dalam matematika dan fisika adalah obyek geometri yang memiliki
      besar dan arah. Vektor jika digambar dilambangkan dengan tanda panah (→).
      Besar vektor proporsional dengan panjang panah dan arahnya bertepatan
      dengan arah panah. Vektor dapat melambangkan perpindahan dari titik A ke
      B.[1] Vektor sering ditandai sebagai



            Vektor berperan penting dalam fisika: posisi, kecepatan dan
      percepatan obyek yang bergerak dan gaya dideskripsikan sebagai vektor.

      Panjang Vektor
   Untuk mencari panjang sebuah vektor dalam ruang euklidian tiga dimensi,
   dapat digunakan cara berikut:




   Kesamaan dua vektor

   Dua buah vektor dikatakan sama apabila keduanya memiliki panjang dan
   arah yang sama

   Kesejajaran dua vektor

   Dua Buah Vektor disebut sejajar (paralel) apabila garis yang representasikan
   kedua buah vektor sejajar.

   Operasi vektor

   Perkalian skalar

   Sebuah vektor dapat dikalikan dengan skalar yang akan menghasilkan vektor
   juga, vektor hasil adalah:



   Penambahan vektor dan pengurangan vektor

   Sebagai contoh vektor a=a1i + a2j + a3k dan b=b1i + b2j + b3k.

   Hasil dari a ditambah b adalah:



   pengurangan vektor juga berlaku dengan cara yang kurang lebih sama

   Vektor satuan

   Vektor satuan adalah vektor yang memiliki panjang 1 satuan panjang. Vektor
   satuan dari sebuah vektor dapat dicari dengan cara:




2. Besaran sekalar adalah besaranyang mempunyai nilai saja sebagai contoh
   kelajuan, perlajuan dan lain-lain.
                                   GERAK
Gerak didefinisikan sebagai perubahan tempat atau kedudukan baik hanya sekali
maupun berkali-kali [1]. Di dunia sains, gerak memiliki nilai besaran skalar dan
vektor. Kombinasi dari kedua besaran tersebut dapat menjadi besaran baru yang
disebut kecepatan dan percepatan. Gerakan pada sebuah benda umumnya
dipengaruhi oleh dua jenis energi, yakni Energi Potensial dan Energi kinetik.
Berdasarkan perubahannya gerak dapat dibagi menjadi dua jenis, gerak osilasi dan
tidak berosilasi.


Hukum gerak Newton
Hukum Newton pertama dan kedua, dalam bahasa Latin, dari edisi asli journal
Principia Mathematica th 1687.

Hukum gerak Newton adalah hukum sains yang ditemukan oleh Isaac Newton
mengenai sifat gerak benda. Hukum-hukum ini merupakan dasar dari mekanika
klasik.

Newton pertama kali mengumumkan hukum ini dalam Philosophiae Naturalis
Principia Mathematica (1687) dan menggunakannya untuk membuktikan banyak
hasil mengenai gerak objek. Dalam volume ke tiga karyanya, dia menunjukan
bagaimana penggabungan Hukum gravitasi universal dan hukum gerak newton ini,
dapat menjelaskan Hukum gerakan planet Kepler.


Pentingnya hukum gerak Newton

          Alam dan Hukum alam tersembunyi dalam malam;
          Tuhan berkata, Biar Newton jadi! Dan semua menjadi terang.
          — Alexander Pope

Hukum gerak Newton, bersama dengan hukum gravitasi universal dan teknik
matematika kalkulus, memberikan untuk pertama kalinya sebuah kesatuan
penjelasan kuantitatif untuk fenomena fisika yang luas seperti: gerak berputar
benda, gerak benda dalam cairan; projektil; gerak dalam bidang miring; gerak
pendulum; pasang-surut; orbit bulan dan planet. Hukum konservasi momentum,
yang Newton kembangkan dari hukum kedua dan ketiganya, adalah hukum
konservasi pertama yang ditemukan.

Hukum Newton dipastikan dalam eksperimen dan observasi selama 200 tahun.


Hukum pertama Newton : Hukum Inersia




Hukum Newton ketiga, masing-masing pemain ski saling mendorong dengan gaya
yang sama tetapi berkebalikan arah

Hukum ini juga disebut hukum inersia atau prinsip Galileo

''Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang
mula-mula diam akan terus diam. Sedangkan, benda yang mula-mula bergerak,
akan terus bergerak dengan kecepatan tetap''

Hukum Newton I dapat diinterpretasikan sebagai berikut :

      Sebuah benda, akan tetap berada dalam keadaan diam atau akan terus
       bergerak, kecuali jika dipaksa berubah dengan menerapkan gaya luar ke
       benda tersebut

Pernyataan tersebut dapat dinyatakan dengan

Keterangan :

          adalah resultan vektor dari gaya
      Sebuah benda akan tetap diam, atau bergerak dalam garis lurus dengan
       kecepatan tetap, kecuali diberi gaya luar.



Pernyataan tersbut, dalam notasi kalkulus, dapat dinyatakan dengan

Keterangan :



           adalah diferensial kecapatan terhadap waktu

Hukum Newton I menjelaskan kerangka acuan di mana hukum II dan hukum III
Newton dapat dibuktikan benar. Kerangka acuan ini disebut kerangka acuan inersial
atau kerangka acuan Galilean.

Perkembangan hukum I Newton

Perkembangan hukum ini dapat ditelusuri hingga Aristoteles. Aristoteles membagi
gerak menjadi dua, yaitu gerak alami dan gerak paksa, dalam hal gerak alami,
menurutnya setiap benda akan mencari keadaan alaminya (eg. benda berat jatuh
kebawah, benda ringan terbang keatas) dan menyatakan bahwa gerak melingkar
adalah gerak alami yang tidak disebabkan oleh gaya. Dalam hal gerak paksa,
Aristoteles berpendapat bahwa gerak paksa disebabkan oleh gaya luar yang bekerja
pada suatu benda dan jika pada suatu benda tidak bekerja gaya luar, maka benda
tersebut akan kembali ke keadaan alaminya yaitu diam.

Setelah Aristoteles, Galileo melakukan percobaan sendiri mengenai gerak dengan
menggunakan bola dan menyimpulkan bahwa bola yang bergerak akan diperlambat
kelajuannya sampai berhenti oleh gaya gesek. Pengamatan dan kesimpulan Galileo
kemudian dipelajari dan dikembangkan oleh Newton untuk menyusun hukum
pertamanya.
                                    Gaya
Untuk kegunaan lain dari Gaya, lihat Gaya (disambiguasi).




Gaya (bisa tarik atau tolak) timbul karena fenomena gravitasi, magnet atau yang lain
sehingga mengakibatkan percepatan, a

Di dalam ilmu fisika, gaya atau kakas adalah apapun yang dapat menyebabkan
sebuah benda bermassa mengalami percepatan.[1]. Gaya memiliki besar dan arah,
sehingga merupakan besaran vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur
gaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Berdasarkan Hukum kedua Newton,
sebuah benda dengan massa konstan akan dipercepat sebanding dengan gaya
netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.




Penjelasan lain yang mirip, gaya netto yang bekerja pada sebuah benda adalah
sebanding dengan laju perubahan momentum yang dialaminya.[2]
Gaya bukanlah sesuatu yang pokok dalam ilmu fisika, meskipun ada kecenderungan
untuk memperkenalkan ilmu fisika lewat konsep ini. Yang lebih pokok ialah
momentum, energi dan tekanan. Sebenarnya, tak seorang pun dapat mengukur
gaya secara langsung. Tetapi, kalau sesuatu mengatakan seseorang mengukur
gaya, sedikit berpikir akan membuat seseorang menyadari bahwa apa yang diukur
sebenarnya adalah tekanan (atau mungkin kemiringannya). "Gaya" yang Anda
rasakan saat meraba kulit anda, misalnya, sebenarnya adalah sel syaraf tekanan
Anda yang mendapat perubahan tekanan. Ukuran neraca pegas mengukur
ketegangan pegas, yang sebenarnya adalah tekanannya, dll. Dalam bahasa sehari-
hari gaya dikaitkan dengan dorongan atau tarikan, mungkin dikerahkan oleh otot-otot
kita. Di fisika, kita memerlukan definisi yang lebih presisi. Kita mendefinisikan gaya
di sini dalam hubungannya dengan percepatan yang dialami benda standar yang
diberikan ketika ditempatkan di lingkungan sesuai. Sebagai benda standar kita
menggunakan (atau agaknya membayangkan bahwa kita menggunakannya!)
silinder platinum yang disimpan di International Bureau of Weights and Measures
dekat Paris dan disebut kilogram standar. Di fisika, gaya adalah aksi atau agen yang
menyebabkan benda bermassa bergerak dipercepat. Hal ini mungkin dialami
sebagai angkatan, dorongan atau tarikan. Percepatan benda sebanding dengan
penjumlahan vektor seluruh gaya yang beraksi padanya (dikenal sebagai gaya netto
atau gaya resultan). Dalam benda yang diperluas, gaya mungkin juga menyebabkan
rotasi, deformasi atau kenaikan tekanan terhadap benda. Efek rotasi ditentukan oleh
torka, sementara deformasi dan tekanan ditentukan oleh stres yang diciptakan oleh
gaya. Gaya netto secara matematis sama dengan laju perubahan momentum benda
dimana gaya beraksi. Karena momentum adalah kuantitas vektor (memiliki besar
dan arah), gaya adalah juga kuantitas vektor. Konsep gaya telah membentuk bagian
dari statika dan dinamika sejak zaman kuno. Kontribusi kuno terhadap statika
berpuncak dalam pekerjaan Archimedes di abad ke tiga sebelum Masehi, yang
masih membentuk bagian fisika modern. Sebaliknya, dinamika Aristoteles disatukan
kesalahpahaman intuisi peranan gaya yang akhirnya dikoreksi dalam abad ke 17,
berpuncak dalam pekerjaan Isaac Newton. Menurut perkembangan mekanika
kuantum, sekarang dipahami bahwa partikel saling mempengaruhi satu sama lain
melalui interaksi fundamental, menjadikan gaya sebagai konsep yang berguna
hanya pada konsep makroskopik. Hanya empat interaksi fundamental yang dikenal:
kuat, elektromagnetik, lemah (digabung menjadi satu interaksi elektrolemah pada
tahun 1970-an), dan gravitasi (dalam urutan penurunan kuat interaksi).

Sejarah

Aristoteles dan pengikutnya meyakini bahwa keadaan alami objek di bumi tak
bergerak dan bahwasannya objek-objek tersebut cenderung ke arah keadaan
tersebut jika dibiarkan begitu saja. Aristoteles membedakan antara kecenderungan
bawaan objek-objek untuk menemukan “tempat alami” mereka (misal benda berat
jatuh), yang menuju “gerak alami”, dan tak alami atau gerak terpaksa, yang
memerlukan penerapan kontinyu gaya.

Namun teori ini meskipun berdasarkan pengalaman sehari-hari bagaimana objek
bergerak   (misal   kuda   dan   pedati),   memiliki   kesulitan   perhitungan   yang
menjengkelkan untuk proyektil, semisal penerbangan panah. Beberapa teori telah
dibahas selama berabad-abad, dan gagasan pertengahan akhir bahwa objek dalam
gerak terpaksa membawa gaya dorong bawaan adalah pengaruh pekerjaan Galileo.
Galileo melakukan eksperimen dimana batu dan peluru meriam keduanya
digelindingkan pada suatu kecuraman untuk membuktikan kebalikan teori gerak
Aristoteles pada awal abad 17. Galileo menunjukkan bahwa benda dipercepat oleh
gravitasi yang mana tak gayut massanya dan berargumentasi bahwa objek
mempertahankan kecepatan mereka jika tidak dipengaruhi oleh gaya - biasanya
gesekan. Isaac Newton dikenal sebagai pembantah secara tegas untuk pertama
kalinya, bahwa secara umum, gaya konstan menyebabkan laju perubahan konstan
(turunan waktu) dari momentum. Secara esensi, ia memberi definisi matematika
pertama kali dan hanya definisi matematika dari kuantitas gaya itu sendiri - sebagai
turunan waktu momentum: F = dp/dt. Pada tahun 1784 Charles Coulomb
menemukan hukum kuadrat terbalik interaksi antara muatan listrik menggunakan
keseimbangan torsional, yang mana adalah gaya fundamental kedua. Gaya nuklir
kuat dan gaya nuklir lemah ditemukan pada abad ke 20. Dengan pengembangan
teori medan kuantum dan relativitas umum, disadari bahwa “gaya” adalah konsep
berlebihan yang muncul dari kekekalan momentum (momentum 4 dalam relativitas
dan momentum partikel virtual dalam elektrodinamika kuantum). Dengan demikian
sekarang ini dikenal gaya fundamental adalah lebih akurat disebut “interaksi
fundamental”.
Jenis-jenis Gaya

Meskipun terdapat dengan jelas banyak tipe gaya di alam semesta, mereka
seluruhnya berbasis pada empat gaya fundamental. Gaya nuklir kuat dan gaya nuklir
lemah hanya beraksi pada jarak yang sangat pendek dan bertanggung jawab untuk
“mengikat” nukleon tertentu dan menyusun nuklir. Gaya elektromagnetik beraksi
antara muatan listrik dan gaya gravitasi beraksi antara massa. Prinsip perkecualian
Pauli bertanggung jawab untuk kecenderungan atom untuk tak “bertumpang tindih”
satu sama lain, dan adalah jadinya bertanggung jawab untuk “kekakuan” materi,
namun hal ini juga bergantung pada gaya elektromagnetik yang mengikat isi-isi
setiap atom. Seluruh gaya yang lain berbasiskan pada keempat gaya ini. Sebagai
contoh, gesekan adalah perwujudan gaya elektromagnetik yang beraksi antara
atom-atom    dua      permukaan,   dan   prinsip   perkecualian   Pauli,   yang   tidak
memperkenankan atom-atom untuk menerobos satu sama lain. Gaya-gaya dalam
pegas dimodelkan oleh hukum Hooke adalah juga hasil gaya elektromagnetik dan
prinsip perkecualian Pauli yang beraksi bersama-sama untuk mengembalikan objek
ke posisi keseimbangan. Gaya sentrifugal adalah gaya percepatan yang muncul
secara sederhana dari percepatan rotasi kerangka acuan. Pandangan mekanika
kuantum modern dari tiga gaya fundamental pertama (seluruhnya kecuali gravitasi)
adalah bahwa partikel materi (fermion) tidak secara langsung berinteraksi dengan
satu sama lain namun agaknya dengan mempertukarkan partikel virtual (boson).
Hasil pertukaran ini adalah apa yang kita sebut interaksi elektromagnetik (gaya
Coulomb adalah satu contoh interaksi elektromagnetik). Dalam relativitas umum,
gravitasi tidaklah dipandang sebagai gaya. Melainkan, objek yang bergerak secara
bebas dalam medan gravitasi secara sederhana mengalami gerak inersia sepanjang
garis lurus dalam ruang-waktu melengkung - didefinisikan sebagai lintasan ruang-
waktu terpendek antara dua titik ruang-waktu. Garis lurus ini dalam ruang-waktu
dipandang sebagai garis lengkung dalam ruang, dan disebut lintasan balistik objek.
Sebagai contoh, bola basket yang dilempar dari landasan bergerak dalam bentuk
parabola sebagaimana ia dalam medan gravitasi serba sama. Lintasan ruang-
waktunya (ketika dimensi ekstra ct ditambahkan) adalah hampir garis lurus, sedikit
melengkung (dengan jari-jari kelengkungan berorde sedikit tahun cahaya). Turunan
waktu perubahan momentum dari benda adalah apa yang kita labeli sebagai “gaya
gravitasi”. Contoh:
      Objek berat dalam keadaan jatuh bebas. Perubahan momentumnya
       sebagaimana

dp/dt = mdv/dt = ma =mg (jika massa m konstan), jadi kita sebut kuantitas mg “gaya
gravitasi” yang beraksi pada objek. Hal ini adalah definisi berat (W = mg) objek.

      Objek berat di atas meja ditarik ke bawah menuju lantai oleh gaya gravitasi
       (yakni beratnya). Pada waktu yang sama, meja menahan gaya ke bawah
       dengan gaya ke atas yang sama (disebut gaya normal), menghasilkan gaya
       netto nol, dan tak ada percepatan. (Jika objek adalah orang, ia sesungguhnya
       merasa aksi gaya normal terhadapnya dari bawah.)
      Objek berat di atas meja dengan lembut didorong dalam arah menyamping
       oleh jari-jari.
      Akan tetapi, ia tidak pindah karena gaya dari jari-jari tangan pada objek
       sekarang dilawan oleh gaya baru gesekan statis, dibangkitkan antara objek
       dan permukaan meja.
      Gaya baru terbangkitkan ini secara pasti menyeimbangkan gaya yang
       dikerahkan pada objek oleh jari, dan lagi tak ada percepatan yang terjadi.
      Gesekan statis meningkat atau menurun secara otomatis. Jika gaya dari jari-
       jari dinaikkan (hingga suatu titik), gaya samping yang berlawanan dari
       gesekan statis meningkat secara pasti menuju titik dari posisi sempurna.
      Objek berat di atas meja didorong dengan jari cukup keras sehingga gesekan
       statis tak dapat membangkitkan gaya yang cukup untuk menandingi gaya
       yang dikerahkan oleh jari, dan objek mulai terdorong melintasi permukaan
       meja. Jika jari dipindah dengan kecepatan konstan, ini perlu untuk
       menerapkan gaya yang secara pasti membatalkan gaya gesek kinetik dari
       permukaan meja dan kemudian objek berpindah dengan kecepatan konstan
       yang sama. Kecepatan adalah konstan hanya karena gaya dari jari dan
       gesekan kinetik saling menghilangkan satu sama lain. Tanpa gesekan, objek
       terus-menerus bergerak dipercepat sebagai respon terhadap gaya konstan.
      Objek berat mencapai tepi meja dan jatuh. Sekarang objek, yang dikenai
       gaya konstan dari beratnya, namun dibebaskan dari gaya normal dan gaya
       gesek dari meja, memperoleh dalam kecepatannya dalam arah sebanding
       dengan waktu jatuh, dan jadinya (sebelum ia mencapai kecepatan dimana
       gaya tahanan udara menjadi signifikan dibandingkan dengan gaya gravitasi)
       laju perolehan momentum dan kecepatannya adalah konstan. Fakta ini
       pertama kali ditemukan oleh Galileo.
      Objek berat suspended pada timbangan. Karena objek tidak bergerak
       (sehingga turunan waktu dari momentumnya adalah nol) maka selama
       percepatan jatuh bebas g ia harus mengalami percepatan yang diarahkan
       sama dan berlawanan a = -g dikarenakan aksi pegas.
      Percepatan ini dikalikan dengan massa objek adalah apa yang kita labeli
       sebagai “gaya reaksi pegas” yang mana secara nyata sama dan berlawanan
       dengan berat objek mg.
      Mengetahui massa (katakanlah, 1 kg) dan percepatan jatuh bebas
       (katakanlah, 9,8 meter/detik2) kita dapat menentukan timbangan dengan
       tanda “9,8 N”. Pasang beragam massa (2 kg, 3 kg, …) kita dapat
       mengkalibrasi timbangan dan kemudian menggunakan skala tertentu ini untuk
       mengukur banyak gaya yang lain (gesek, gaya reaksi, gaya listrik, gaya
       magnetik, dst).

Definisi Kuantitatif

Kita memiliki pemahaman intuitif ide gaya, karena gaya dapat secara langsung
dirasakan sebagai dorongan atau tarikan. Sebagaimana dengan konsep fisika yang
lain (misal temperatur), ide intuitif dikuantifikasi menggunakan definisi operasional
yang konsisten dengan persepsi langsung, namun lebih presisi. Secara historis,
gaya pertama kali secara kuantitatif diselidiki dalam keadaan keseimbangan statis
dimana beberapa gaya membatalkan satu sama lain. Eksperimen demikian
membuktikan sifat-sifat yang rumit bahwa gaya adalah kuantitas vektor aditif:
mereka memiliki besar dan arah. Sehingga, ketika dua gaya berkasi pada suatu
objek, gaya hasil, resultan, adalah penjumlahan vektor gaya asal. Hal ini disebut
prinsip superposisi. Besar resultante bervariasi dari perbedaan besar dua gaya
terhadap penjumlahan mereka, gayut sudut antara garis-garis aksi mereka.
Sebagaimana dengan seluruh penambahan vektor hasil-hasil ini dalam aturan
jajaran genjang: penambahan dua vektor yang diwakili oleh sisi-sisi jajaran genjang,
memberi vektor resultan ekivalen yang sama dalam besar dan arah terhadap
transversal jajaran genjang. Sebagaimana dapat ditambahkan, gaya juga dapat
diuraikan (atau dipecah). Sebagai contoh, gaya horisontal menunjuk timur laut dapat
dipecah menjadi dua gaya, satu menunjuk ke utara dan satu menunjuk timur.
Jumlahkan komponen-komponen gaya ini menggunakan penambahan vektor
menghasilkan gaya asal. Vektor-vektor gaya dapat juga menjadi tiga dimensi,
dengan komponen ketiga (vertikal) pada penjuru sudut terhadap dua komponen
horisontal. Kasus paling sederhana dari keseimbangan statis adalah ketika dua gaya
adalah sama dalam besar namun berlawanan arah. Ini menyisakan cara yang paling
biasa dari pengukuran gaya, menggunakan peralatan sederhana semisal timbangan
berat dan neraca pegas. Menggunakan peralatan demikian, beberapa hukum gaya
kuantitatif ditemukan: gaya gravitasi sebanding dengan volume objek yang terdiri
dari material (secara luas dimanfaatkan saat ini untuk mendefinisikan standar berat);
prinsip Archimedes untuk gaya apung; analisis Archimedes dari pengungkit; hukum
Boyle untuk tekanan gas; dan hukum Hooke untuk pegas: seluruhnya diformulasikan
dan secara eksperimental dibuktikan sebelum Isaac Newton menguraikan secara
rinci tiga hukum geraknya. Gaya kadang-kadang didefinisikan menggunakan hukum
kedua Newton, sebagai perkalian massa m kali percepatan atau lebih umum,
sebagai laju perubahan momentum. Pendekatan ini diabaikan oleh sejumlah besar
buku teks. Dengan pertimbangan yang lebih, hukum kedua Newton dapat diambil
sebagai definisi kuantitatif massa; secara pasti dengan menuliskan hukum sebagai
persamaan, satuan relatif gaya dan massa ditetapkan. sukses empirik yang
diberikan hukum Newton, hal itu kadang-kadang digunakan untuk mengukur kuat
gaya (sebagai contoh, menggunakan orbit astronomi untuk menentukan gaya
gravitasi).

Gaya dalam Relativitas Khusus

Dalam teori relativitas khusus, massa dan energi adalah sama (sebagaimana dapat
dilihat dengan menghitung kerja yang diperlukan untuk mempercepat benda). Ketika
kecepatan suatu objek meningkat demikian juga energinya dan oleh karenanya
ekivalensi massanya (inersia). Hal ini memerlukan gaya yang lebih besar untuk
mempercepat benda sejumlah yang sama daripada itu lakukan pada kecepatan
yang lebih rendah. Definisi masih valid.

Gaya dan Potensial
Disamping gaya, konsep yang sama secara matematis dari medan energi potensial
dapat digunakan untuk kesesuaian. Sebagai contoh, gaya gravitasi yang beraksi
pada suatu benda dapat dipandang sebagai aksi medan gravitasi yang hadir pada
lokasi benda. Pernyataan ulang secara matematis definisi energi (melalui definisi
kerja), medan skalar potensial didefinisikan sebagai medan yang mana gradien
adalah sama dan berlawanan dengan gaya yang dihasilkan pada setiap setiap titik.
Gaya dapat diklasifikasi sebagai konservatif atau non konservatif. Gaya konservatif
sama dengan gradien potensial.

Gaya konservatif

Gaya konservatif yang beraksi pada sistem tertutup memiliki sebuah kerja mekanis
terkait yang memperkenankan energi untuk mengubah hanya antara bentuk kinetik
atau potensial. Hal ini berarti bahwa untuk sistem tertutup, energi mekanis netto
adalah kekal kapan pun gaya konservatif beraksi pada sistem. Gaya, oleh karena
itu, terkait secara langsung dengan perbedaan energi potensial antara dua lokasi
berbeda dalam ruang dan dapat ditinjau sebagai artifak, benda (artifact) medan
potensial dalam cara yang sama bahwa arah dan jumlah aliran air dapat ditinjau
sebagai artifak pemetaan kontur (contour map) dari ketinggian area. Gaya
konservatif meliputi gravitasi, gaya elektromagnetik, dan gaya pegas. Tiap-tiap gaya
ini, oleh karena itu, memiliki model yang gayut pada posisi seringkali diberikan
sebagai vektor radial eminating dari potensial simetri bola.

Gaya non konservatif

Untuk skenario fisis tertentu, adalah tak mungkin untuk memodelkan gaya
sebagaimana dikarenakan gradien potensial. Hal ini seringkali dikarenakan tinjauan
makrofisis yang mana menghasilkan gaya sebagai kemunculan dari rata-rata
statistik makroskopik dari keadaan mikro. Sebagai contoh, friksi disebabkan oleh
gradien banyak potensial elektrostatik antara atom-atom, namun mewujud sebagai
model gaya yang tak gayut sembarang vektor posisi skala makro.

Gaya non konservatif selain friksi meliputi gaya kontak yang lain, tegangan, tekanan,
dan seretan (drag). Akan tetapi, untuk sembarang deskripsi detil yang cukup,
seluruh gaya ini adalah hasil gaya konservatif karena tiap-tiap gaya makroskopis ini
adalah hasil netto gradien potensial mikroskopis. Hubungan antara gaya non
konservatif makroskopis dan gaya konservatif mikroskopis dideskripsikan oleh
perlakuan detil dengan mekanika statistik. Dalam sistem tertutup makroskopis, gaya
non konservatif beraksi untuk mengubah energi internal sistem dan seringkali
dikaitkan dengan transfer panas. Menurut Hukum Kedua Termodinamika, gaya non
konservatif hasil yang diperlukan dalam transformasi energi dalam sistem tertutup
dari kondisi terurut menuju kondisi lebih acak sebagaimana entropi meningkat.

Satuan Ukuran

Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah newton (simbol N), yang
mana adalah ekivalen dengan kg.m.s-2. Satuan CGS lebih awal adalah dyne.
Hubungan F = m.a dapat digunakan dengan yang mana pun.

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Stats:
views:8521
posted:6/21/2011
language:Indonesian
pages:15