Latar belakang
Dalam Unit Ilmu Fisika ini, siswa akan mengeksplorasi bagaimana benda bergerak dan juga menyelidiki gaya-gaya yang bekerja padanya. Gerak dan Gaya adalah konsep kunci dalam Ilmu Fisika. Segala sesuatu di alam semesta selalu bergerak dan dipengaruhi oleh gaya-gaya yang seimbang dan tidak seimbang, seperti gravitasi.
Gaya tak seimbang yang bekerja pada suatu objek akan mengubah kecepatan dan/atau arah geraknya. Jika gaya-gaya seimbang, benda tersebut akan diam. Jika gaya-gaya yang bekerja pada suatu objek tidak seimbang, maka objek tersebut akan bergerak. Pada unit ini, siswa akan melakukan percobaan dengan gaya seimbang dan tidak seimbang pada Mobil Super.
Apakah itu Gaya?
Gaya adalah dorongan atau tarikan pada suatu objek. Ketika gaya diterapkan pada suatu objek, dan gaya tersebut juga tidak diimbangi, maka gaya tersebut akan mengubah gerak objek. Ada kekuatan yang seimbang dan juga kekuatan yang tidak seimbang. Gaya yang besarnya sama tetapi berlawanan arah disebut gaya seimbang. Gaya seimbang tidak menyebabkan suatu objek bergerak.
Contoh gaya yang seimbang adalah dua kelompok orang yang bermain tarik tambang dengan jumlah gaya yang sama. Hal ini akan menyebabkan tali tetap berada di tempatnya, karena gaya berlawanan yang diberikan pada kedua sisi adalah sama. Namun, gaya yang tidak seimbang akan menyebabkan suatu objek atau beberapa objek bergerak.
Jika kedua sisi ditarik dengan gaya yang sama, tali tidak akan bergerak dan orang yang menarik pun tidak akan bergerak. Namun, jika gaya tarik lebih besar di satu sisi, hal itu akan menyebabkan tali dan orang-orang di sisi lainnya ikut bergerak.
Gaya gravitasi atau gaya gravitasi adalah gaya tarik menarik. Di Bumi, gravitasi adalah gaya yang diberikan Bumi kepada kita, menarik kita dan menjaga kita tetap berada di tanah. Gaya ini menentukan berat badan kita, ketinggian bola yang melayang, atau gaya fisik lainnya di planet ini.
Pada unit ini, siswa akan bereksperimen dengan gaya gravitasi seimbang dan tidak seimbang dengan menempatkan Mobil Super Tanpa Tenaga mereka di atas sebuah landasan.
Selama Lab 5, siswa akan diperkenalkan dengan kecepatan melalui penggunaan VEXcode GO untuk mengubah pengaturan kecepatan Code Super Car. Kecepatan adalah ukuran seberapa cepat dan ke arah mana suatu objek bergerak. Jika siswa mengurangi kecepatan Code Super Car, maka gaya yang dihasilkan oleh Code Super Car akan berkurang. Gaya yang seimbang akan membuat kecepatan Code Super Car tetap konstan. Gaya yang tidak seimbang akan menyebabkan Code Super Car berakselerasi atau deselerasi.
Apa itu Gerak?
Gerak adalah pergerakan. Pergerakan ini dapat dianalisis dengan mengamati dan mengukur seberapa jauh suatu objek bergerak, seberapa cepat objek tersebut bergerak, dan ke arah mana objek tersebut bergerak. Lebih tepatnya, gerakan dapat dijelaskan menggunakan tiga hukum Newton.
Hukum Gerak Pertama Newton
Hukum Gerak Pertama Newton: menyatakan bahwa benda yang diam akan tetap diam dan suatu benda yang bergerak akan tetap bergerak, kecuali jika dikenai gaya tak seimbang atau gaya eksternal.
Ketika suatu benda dalam keadaan diam, akan lebih mudah bagi siswa untuk memahami mengapa benda tersebut dalam keadaan diam. Namun, ketika suatu objek bergerak dan kemudian melambat secara bertahap, atau tiba-tiba berhenti karena suatu gaya seperti gesekan atau gravitasi, konsep-konsep ini seringkali sulit untuk dilihat dengan mudah. Oleh karena itu, hal-hal tersebut lebih sulit untuk dikonseptualisasikan. Benda yang diam seringkali disebabkan oleh gaya-gaya yang seimbang yang bekerja pada benda tersebut. Ketika suatu objek bergerak, objek tersebut akan terus bergerak sampai ada gaya tak seimbang atau gaya eksternal yang bekerja padanya. Sebagai contoh, jika Anda menggelindingkan bola menuruni bukit, bola tersebut akan terus menggelinding hingga menabrak sesuatu atau berhenti di permukaan datar dan melambat karena gesekan dan/atau gravitasi.
Hukum Gerak Kedua Newton
Hukum Gerak Kedua Newton: menyatakan suatu benda bergantung pada massa benda dan gaya yang bekerja padanya. Hukum tersebut mendefinisikan gaya sebagai sesuatu yang sama dengan massa dikalikan percepatan. (yaitu F = m*a).
Semakin besar gaya yang diterapkan pada suatu objek, semakin besar pula pengaruh yang ditimbulkan pada objek tersebut. Ada banyak kondisi yang perlu dipertimbangkan. Sebagai contoh, seberapa berat atau besar objek tersebut? Semakin berat atau besar suatu objek, semakin besar pula gaya yang dibutuhkan untuk memindahkannya.
Hukum Gerak Ketiga Newton
Hukum Gerak Newton: menyatakan bahwa untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama besar dan berlawanan. Dengan kata lain, jika objek 1 memberikan gaya pada objek 2, maka objek 2 juga memberikan gaya yang sama besar pada objek 1.
Bayangkan Anda sedang duduk di kursi. Gaya yang Anda berikan saat duduk harus diimbangi oleh gaya yang bekerja ke atas, jika tidak, kursi akan roboh. Dalam hal gaya seimbang dan tidak seimbang, ketika gaya seimbang, suatu objek tidak bergerak dan diam. Sebagai contoh, bayangkan Anda mendorong lengan Anda ke dinding. Kekuatan lengan Anda diimbangi dengan gaya yang diberikan oleh dinding agar Anda tetap diam. Gaya juga bisa tidak seimbang. Ketika gaya-gaya tidak seimbang, benda akan bergerak. Hal ini disebabkan oleh satu kekuatan yang lebih besar daripada kekuatan lainnya.
Apa itu roda gigi?
Roda gigi adalah roda dengan gigi di sekeliling tepinya yang digunakan untuk memindahkan gaya dari satu posisi ke posisi lain. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan roda gigi berukuran sama untuk mentransfer gaya yang sama, atau dengan menggunakan roda gigi berukuran berbeda untuk menciptakan keunggulan kecepatan atau daya saat gaya ditransfer.
Ada dua jenis keuntungan mekanis yang dapat diciptakan oleh roda gigi. Keuntungan Mekanis ketika Anda membutuhkan gaya yang lebih sedikit untuk melakukan jumlah pekerjaan yang sama karena mesin sederhana (dalam hal ini: roda gigi) digunakan untuk meningkatkan dan mengubah arah gaya yang diterapkan. Keuntungan mekanis dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan spesifik. Ketika dua roda gigi dengan ukuran yang sama saling terkait, hal itu menciptakan rasio transfer daya 1:1. Dua jenis keuntungan mekanis lainnya adalah kecepatan dan torsi.
Dalam kaitannya dengan cara kerja roda gigi, terdapat roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Gigi penggerak adalah gigi yang menyalurkan atau mentransmisikan daya ke gigi lain. Roda gigi yang digerakkan adalah roda gigi yang didorong maju oleh roda gigi lain.
adalah keuntungan mekanis yang membuat keluaran roda gigi atau mesin yang digerakkan menjadi lebih kuat. Torsi tercipta ketika roda gigi yang lebih kecil menggerakkan roda gigi yang lebih besar. Roda gigi yang lebih kecil membutuhkan lebih banyak putaran untuk memutar roda gigi yang besar satu putaran penuh. Saksikan animasi di bawah ini untuk melihat roda gigi kecil memutar roda gigi yang lebih besar.
adalah jarak yang ditempuh suatu objek per satuan waktu dan merupakan keuntungan mekanis yang membuat keluaran roda gigi atau mesin yang digerakkan menjadi lebih cepat. Keunggulan ini tercipta ketika roda gigi yang lebih besar menggerakkan roda gigi yang lebih kecil. Saksikan animasi di bawah ini untuk melihat roda gigi besar memutar roda gigi yang lebih kecil.
Kecepatan berbanding terbalik dengan torsi. Jika kecepatan yang diinginkan adalah kecepatan keluaran, maka torsi harus dikurangi. Sebaliknya juga berlaku, jika torsi atau daya yang lebih besar diinginkan sebagai output, maka kecepatan akan berkurang.
Kit VEX GO memiliki empat jenis roda gigi: Roda Gigi Merah memiliki 8 gigi, Roda Gigi Hijau memiliki 16 gigi, Roda Gigi Biru memiliki 24 gigi, dan Roda Gigi Merah Muda memiliki 24 gigi. Roda gigi merah, hijau, dan biru dapat mentransfer kecepatan dan torsi. Roda gigi berwarna merah muda tidak memiliki lubang persegi di tengahnya dan merupakan roda gigi "penggerak". Sistem ini sering digunakan untuk mentransfer torsi dari satu posisi ke posisi lain, tanpa mengubah rasio gigi.
