Gaya adalah sesuatu yang berupa dorongan atau tarikan.
Sifat-sifat gaya:
- Dapat merubah bentuk benda
- Dapat merubah posisi benda
- Dapat membuat benda dipercepat atau diperlambat
Konsep Kerja/ Usaha
Kerja/Usaha adalah suatu aktifitas gaya melepaskan energi ditandai dengan adanya perpindahan. Secara matematis kerja/usaha (\(W\)) adalah hasil kali gaya (\(F_x\)) (yang sejajar dengan perpindahan) dengan besar perpindahannya (\(\Delta x\)), atau:
\[W = F.\Delta x\]
Ditinjau dari besar usaha yang dihasilkan, gaya dibagi ke dalam dua macam, yaitu: (i) gaya konservatif dan (ii) gaya non konservatif.
Contoh gaya konservatif:
- gaya berat
- gaya pegas/elatis
- gaya coulomb
- gaya magnet
Contoh gaya non konservatif:
- gaya gesel
- gaya kontak
Bagaimanakah perbedaan konsep antara kedua gaya ini ditinjau dari usahanya? mari kita pelajari kasus berikut ini!
Lihat gambar berikut!
Gambar di atas memperlihatkan sebuah troli mini bermassa \(m\) bergerak menuju rel melingkar ABCD. Mari tinjau usaha yang dihasilkan oleh gaya berat (mewakili gaya konservatif) dan usaha gaya gesek (mewakili gaya non konservatif) dari kasus gerak troli ini.
Jika A adalah kondisi awal dan D adalah kondisi akhir, maka usaha yang dilakukan gaya berat \(Ww\) dari titik A ke D melalui lintasan ABCD adalah sama dengan usaha yang dilakukan gaya berat \(Ww\) melalui lintasan AD, atau:
\(Ww_{ABCD} = Ww_{AD} = -\Delta EP\)
Di mana:
\(-\Delta EP\ = - m.g.\Delta h = -m.g.R\)
Adapun jika troli menempuh lintasan satu linkaran utuh (ABCDA) yang artinya kembali ke kondisi awal (dari A ke A), maka usaha yang dilakukan gaya berat adalah nol, atau (\(Ww_{AA} = 0\)) hal ini karena tidak ada perpindahan vertikal (\(\Delta h = 0\))
Lain halnya dengan usaha gaya gesek. dengan asumsi kondisi awal dan akhir yang sama, maka usaha gaya gesek (\(W_{fges}\) ) melalui lintasan ABCD > dibandingkan usaha gaya gesek melalui lintasan AD, atau:
\(W_{fges_ABCD} > W_{fges_AD}\)
Hal tersebut dikarenakan jalur ABCD lebih banyak produksi panas/ kalor (akibat gaya gesek) dibandingkan dengan jalur AD langsung.
Dengan demikian, jika troli menempuh lintasan satu linkaran utuh (ABCDA) yang artinya kembali ke kondisi awal (dari A ke A), maka usaha yang dilakukan gaya gesek tidaklah nol, atau: (\(W_{fges_AA} \neq 0\)). Hal ini karena produksi panasnya lebih banyak dibandingkan usaha gaya gesek saat benda baru menempuh separuh lintasan melingkar.
Berdasarkan contoh dua kasus gaya tersebut disimpulkan bahwa:
Karakteristik Gaya Konsevatif:
- Usaha yang dihasilkan tidak bergantung lintasan
- Usaha yang dihasilkan hanya bergantung posisi awal dan akhir
- Usaha-nya bernilai nol jika posisi awal dan akhirnya sama
Karakteristik Gaya Non Konsevatif:
- Usaha yang dihasilkan Bergantung bergantung lintasan
- Usaha-nya semakin besar jika lintasan yang dilalui benda semakin panjang
- Usaha-nya belum tentu bernilai nol meski posisi awal dan akhirnya sama
