Gaya Berat: Definisi, Rumus, Gambar, Pola Soal Dan Pembahasan
Jika kalian ditanya, berapa berat tubuh kalian? Pasti di antara kalian ada yang menjawab 45 kg, 50 kg, 55 kg, 60 kg dan sebagainya. Lalu tahukan kalian, kalau jawaban-jawaban tersebut merupakan pernyataan yang salah? Mengapa demikian? Di dalam fisika ada yang namanya massa dengan berat. Keduanya merupakan jenis besaran yang berbeda. Untuk mengetahui perbedaan antara massa dengan berat, simak baik-baik klarifikasi berikut ini.
Pengertian Gaya Berat
Ketika ada orang menyampaikan bahwa “berat badannya yaitu 50 kg”, maka pernyataan orang tersebut yaitu keliru. Karena sebenarnya, yang dikatakan orang tersebut yaitu massa bukan berat. Makara pernyataan yang benar seharusnya “massa badannya yaitu 50 kg”. Massa merupakan ukuran banyaknya bahan yang dikandung oleh suatu benda. Massa (m) suatu benda besarnya selalu tetap dimanapun benda tersebut berada.
Massa merupakan besaran pokok dan juga besaran skalar. Satuannya dalam SI yaitu kg. Sedangkan berat (w) merupakan gaya gravitasi bumi (jika benda berada di bumi) yang bekerja pada suatu benda. Berat merupakan besaran turunan, selain itu berat juga termasuk besaran vektor alasannya yaitu mempunyai arah yang selalu tegak lurus ke bawah menuju sentra bumi. Satuan berat yaitu Newton (N).
Karena satuan berat mempunyai satuan yang sama dengan gaya, maka istilah “berat” juga sanggup diartikan sebagai gaya berat. Dengan demikian sanggup disimpulkan pengertian dari gaya berat yaitu sebagai berikut.
Gaya berat atau biasanya disingkat berat yaitu gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda bermassa. Jika benda tersebut berada di bumi, maka gaya gravitasi yang bekerja yaitu gaya tarik bumi. Lambang gaya berat yaitu w, abreviasi dari weight. Satuan berat yaitu Newton (N). |
Rumus Gaya Berat
Selain mengajukan tiga aturan ihwal gerak, Newton juga mengajukan Hukum Gravitasi Universal. Hukum gravitasi ini menjelaskan interaksi antara dua benda. Hukum gravitasi newton menyatakan bahwa dua buah benda dengan massa m1 dan m2 yang berada pada jarak r mempunyai gaya tarik-menarik sebesar.
F | = | G | m1m2 |
r2 |
Keterangan: | ||
F | = | Gaya tarik-menarik (N) |
G | = | Tetapan gravitasi (6,67 × 105 Nm2/kg2) |
m1 | = | Massa benda 1 (kg) |
m2 | = | Massa benda 2 (kg) |
r | = | Jarak kedua benda (m) |
Berdasarkan persamaan di atas, kalau m1 adalah massa bumi dan m2 adalah massa benda yang masih terpengaruh gaya tarik bumi, maka percepatan gravitasi (g) bumi dirumuskan sebagai berikut.
g | = | G | m1 |
r2 |
Dari persamaan tersebut, besarnya gaya tarik bumi terhadap benda-benda di bumi sanggup dituliskan sebagai berikut.
F = m g |
Gaya tarik bumi inilah yang disebut dengan gaya berat (w) dengan satuan newton (N). Jadi, persamaan gaya berat atau berat benda sanggup dinyatakan sebagai berikut.
w = m g |
Keterangan: | ||
w | = | Berat benda (N) |
m | = | Massa benda (kg) |
g | = | Percepatan gravitasi (m/s2) |
Dari rumus tersebut sanggup diketahui bahwa berat suatu benda sangat dipengaruhi oleh besar percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi bumi di beberapa tempat berbeda-beda. Di kawasan kutub (Kutub Utara dan Kutub Selatan) besar percepatan gravitasi bumi yaitu 9,83 m/s2 sedangkan di kawasan khatulistiwa yaitu 9,78 m/s2. Kenapa hal ini sanggup terjadi? Untuk mengetahui jawabannya, silahkan kalian pelajari artikel ihwal 3 faktor yang menghipnotis percepatan gravitasi bumi.
Secara umum, besar percepatan gravitasi bumi yaitu 9,8 m/s2. Biasanya dalam soal-soal fisika, besar percepatan gravitasi bumi sudah ditentukan sebelumnya, yaitu sebesar 9,8 m/s2 atau 10 m/s2. Akan tetapi kalau dalam soal nilai percepatan gravitasi tidak ditentukan, kalian sanggup memakai 10 m/s2 sebagai nilai percepatannya.
Satu hal lagi yang perlu kalian ingat bahawa berat suatu benda di Bumi, Bulan dan planet lain atau di luar angkasa besarnya berbeda-beda. Sebagai contoh, percepatan gravitasi (g) di permukaan bulan kira-kira 1/6 kali percepatan gravitasi di permukaan bumi. Sehingga massa 1 kg di permukaan bumi yang beratnya 9,8 N saat berada di permukaan bulan, beratnya menjadi 1,7 N.
Cara Menggambarkan Gaya Berat
Berat merupakan besaran vektor yang arahnya tegak lurus ke bawah menuju sentra bumi. Untuk melukiskan vektor berat, hal pertama yang harus dilakukan yaitu memilih titik sentra massa dari benda tersebut. Untuk benda-benda pejal yang bentuknya beraturan menyerupai kubus, balok dan silinder biasanya titik sentra massa berada di tengah-tengah.
Kemudian sehabis memilih titik sentra massa suatu benda, tarik garis dari sentra massa tersebut lurus ke bawah. Panjang vektor berat diadaptasi dengan panjang vektor gaya normal kalau benda tersebut berada pada bidang datar. Apabila benda digantung dengan tali, maka panjang vektor gaya berat diadaptasi dengan panjang vektor gaya tegangan tali. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut ini.
Kemudian sehabis memilih titik sentra massa suatu benda, tarik garis dari sentra massa tersebut lurus ke bawah. Panjang vektor berat diadaptasi dengan panjang vektor gaya normal kalau benda tersebut berada pada bidang datar. Apabila benda digantung dengan tali, maka panjang vektor gaya berat diadaptasi dengan panjang vektor gaya tegangan tali. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut ini.
Perhatikan gambar gaya berat pada bidang horizontal di atas. Sebenarnya, gaya normal juga melalui titik sentra massa benda sehingga seharusnya gambar vektor gaya normal dengan vektor gaya berat berhimpit. Penulis menggambarkan secara terpisah dikarenakan biar kalian sanggup memahami dimana letak titik kerja masing-masing gaya tersebut.
Dan penting untuk kalian ketahui bahwa gaya berat dan gaya normal pada bidang horizontal bukan merupakan pasangan gaya aksi-reaksi menyerupai pada Hukum Newton yang ketiga meskipun gaya-gaya tersebut nilainya sama besar dan arahnya berlawanan. Hal ini dikarenakan gaya berat dan gaya normal bekerja pada benda yang sama. |
Contoh Soal Gaya Berat dan Pembahasannya
Seorang astronot saat ditimbang di Bumi beratnya yaitu 588 N. Berapakah berat astronot tersebut kalau ditimbang di Bulan yang mempunyai percepatan gravitasi 1/6 kali gravitasi bumi?
Jawab
wbumi = 588 N
gbulan = (1/6) × gbumi
ditanya: wbulan
Perlu diketahui bahwa massa benda dimanapun selalu sama, jadi
mbm = mbl
wbm/gbm = wbl/gbl
wbl = (wbm × gbl)/gbm
wbl = (558 × 1/6 × gbm)/gbm
wbl = 98 N
jadi, berat astronot di bulan yaitu 98 N.
Demikianlah artikel ihwal definisi, rumus dan cara menggambarkan gaya berat beserta pola soal dan pembahasan. Semoga sanggup bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel berikutnya.