Gaya (fisika): Perbedaan antara revisi

| caption =Gaya (bisa tarik atau tolak) timbul karena fenomena [[gravitasi]], [[magnet]] atau yang lain sehingga mengakibatkan [[percepatan]], a

'''Gaya''' dalam ilmu [[fisika]] adalah interaksi apa pun yang dapat menyebabkan sebuah benda [[massa|bermassa]] mengalami perubahan gerak, baik dalam bentuk arah, maupun konstruksi [[geometri]]s.<ref>{{cite web |url=http://eobglossary.gsfc.nasa.gov/Library/glossary.php3?mode=alpha&seg=f&segend=h |title=Glossary |work=Earth Observatory |accessdate=2008-04-09 |publisher=[[NASA]] |quote=Force: Any external agent that causes a change in the motion of a free body, or that causes stress in a fixed body. |archive-date=2008-04-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080411085905/http://eobglossary.gsfc.nasa.gov/Library/glossary.php3?mode=alpha&seg=f&segend=h |dead-url=yes }}</ref> Dengan kata lain, sebuah gaya dapat menyebabkan sebuah objek dengan massa tertentu mengalami perubahan [[kecepatan]]. Perubahan kecepatan dapat terjadi dari kondisi benda diam menjadi bergerak, kondisi benda yang mengalami pertambahan kecepatan (berakselerasi), maupun mengalamaimengalami perlambatan kecepatan.

Gaya memiliki [[Vektor (spasial)#Panjang|besaran (''magnitud''e)]] dan [[Arah (geometri)|arah]] sehingga termasuk dalam besaran [[vektor (geometri)|vektor]]. Di dalam [[Sistem Satuan Internasional|satuan SI]], gaya dilambangkan dengan simbol huruf '''F''' dengan satuan pengukur gaya adalah [[Newton]] (disimbolkan dengan '''N'''). Khusus untuk gaya gesek, simbol gaya dilambangkan dengan Fs atau Fk tergantung kondisinya. Penggunaan Fs untuk gaya statis dan Fk untuk gaya kinetis.<ref>{{Cite book|title=Physics.|url=http://worldcat.org/oclc/1027159124|publisher=Pearson Australia Pty Ltd|date=2016|oclc=1027159124|first=Giancoli, Douglas|last=C.}}</ref>

[[Hukum gerak Newton#Hukum kedua Newton|Hukum kedua Newton]] menyatakan bahwa gaya resultan yang bekerja pada suatu benda sama dengan [[turunan waktu|laju]] pada saat [[momentum]]nya berubah terhadap waktu. Jika massa objek konstan, hukum ini menyatakan bahwa [[percepatan]] objek berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada objek dan arahnya juga searah dengan gaya tersebut, dinyatakan dengan persamaan berikut:

Galileo melakukan eksperimen dimanadi mana 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/bergantung massanya dan berargumentasi bahwa objek mempertahankan kecepatan mereka jika tidak dipengaruhi oleh gaya, biasanya gesekan.

[[Gaya konservatif]] adalah salah satu gaya yang hanya melakukan usaha berdasarkan kepada perubahan posisi yang dialami oleh objek. Besarnya nilai gaya konservatif tidak dipengaruhi oleh lintasan. Gaya konservatif yang paling umum ialah gaya pegas dan gaya gravitasi. [[Asas kekekalan energi mekanik]] berlaku pada gaya konservatif yang tidak disertai dengan gaya lainnya.<ref name=":3">{{Cite book|last=Asraf, A., dan Kurniawan, B.|date=2021|url=https://www.google.co.id/books/edition/Fisika_Dasar_untuk_Sains_dan_Teknik_Jili/n-UhEAAAQBAJ?hl=id&gbpv=1&dq=mekanika+Newton&printsec=frontcover|title=Fisika Dasar untuk Sains dan Teknik: Jilid 1 Mekanika|location=Jakarta|publisher=Bumi Aksara|isbn=978-602-444-954-4|pages=231|url-status=live|access-date=2021-09-06|archive-date=2023-07-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20230729155322/https://www.google.co.id/books/edition/Fisika_Dasar_untuk_Sains_dan_Teknik_Jili/n-UhEAAAQBAJ?hl=id&gbpv=1&dq=mekanika+Newton&printsec=frontcover|dead-url=no}}</ref>

Secara historis, gaya pertama kali secara kuantitatif diselidiki dalam keadaan keseimbangan statis dimanadi mana 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 resultanteresultan 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 ekivalenekuivalen yang sama dalam besar dan arah terhadap transversal jajaran genjang.

Sebagaimana dapat ditambahkan, gaya juga dapat diuraikan (atau dipecah). Sebagai contoh, gaya horisontalhorizontal 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 horisontalhorizontal.

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.

Dalam [[teori relativitas khusus]], massa dan [[energi]] adalah ekivalenekuivalen (sebagaimana dapat dilihat dengan menghitung kerja yang diperlukan untuk mempercepat benda). Ketika kecepatan suatu objek meningkat, maka energinya dan inersianya juga akan meningkat. Maka gaya yang diperlukan untuk mempercepat benda tersebut lebih besar dengan massa yang sama dibandingkan ketika benda bergerak pada kecepatan yang lebih rendah. Hukum Kedua Newton

|accessdate=2008-01-04}}</ref>

Gaya elastis bekerja untuk mengembalikan [[pegas]] ke ukuran aslinya. Sebuah [[pegas ideal]] diasumsikan tidak bermassa, tidak mempunyai friksi, tidak dapat rusak, dan dapat diperpanjang tak terbatas. Pegas akan menghasilkan gaya yang akan menarik jika diperpanjang sesuai dengan perpanjangannya dari posisi awalnya.<ref>{{cite web |last=Nave |first=Carl Rod |title=Elasticity |work=HyperPhysics |publisher=University of Guelph |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/permot2.html |accessdate=2013-10-28 |archive-date=2023-06-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230601190148/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/permot2.html |dead-url=no }}</ref> Hubungan linear ini dicetuskan oleh [[Robert Hooke]] tahun 1676, sehingga dinamakan [[Hukum Hooke]]. Jika <math>\Delta x</math> adalah besar perpanjangan, maka gaya yang dihasilkan pegas ideal sama dengan:

|accessdate=2008-01-04}}</ref> Contoh dari gaya konservatif:

Satuan [[Sistem Satuan Internasional|SI]] yang digunakan untuk mengukur gaya adalah [[Newton (satuan)|newton]] (simbol N), yang mana sama dengan gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda bermassa 1 kilogram dengan percepatan 1 meter per sekon kuadrat atau kg·m·s⁻².<ref name="metric_units">{{cite book|first=Cornelius|last=Wandmacher|first2=Arnold|last2=Johnson|title=Metric Units in Engineering|url=https://archive.org/details/metricunitsineng0000wand|page=[https://archive.org/details/metricunitsineng0000wand/page/15 15]|year=1995|publisher=ASCE Publications|isbn=0-7844-0070-9}}</ref> Satuan [[Sistem satuan CGS|CGS]] lebih awal adalah [[dyne]], gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda bermassa 1 gram dengan percepatan 1&nbsp;cm per sekon kuadrat (g·cm·s⁻²). Satu newton sama dengan 100.000 dyne.

Gaya merupakan salah satu konsep utama di dalam mekanika, khususnya pada mekanika klasik. Pemanfaatan konsep gaya di dalam mekanika klasik ialah untuk memberikan pemahaman mengenai gaya gerak pada benda. Analisis mekanika melalui konsep gaya dilakukan dengan menggunakan hukum gerak Newton yang dirumuskan secara [[matematika]]. Dalam perhitungan mekanika, gaya umumnya dikaitkan dengan konsep [[momentum]] dan [[energi]]. Konsep gaya digunakan dalam mekanika baik pada benda yang diam atau benda yeng bergerak dengan kondisi pergerakan yang berubah-ubah pula.<ref>{{Cite book|last=Masruroh, Saroja, G., dan Sakti, S.P.|date=2017|url=https://www.google.co.id/books/edition/Mekanika_I/-Z1ODwAAQBAJ?hl=id&gbpv=1&dq=mekanika&printsec=frontcover|title=Mekanika|location=Malang|publisher=Universitas Brawijaya Press|isbn=978-602-432-085-0|pages=2|url-status=live|access-date=2021-09-04|archive-date=2023-07-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20230729155322/https://www.google.co.id/books/edition/Mekanika_I/-Z1ODwAAQBAJ?hl=id&gbpv=1&dq=mekanika&printsec=frontcover|dead-url=no}}</ref>