Latar belakang

Dalam Unit Ilmu Fisika ini, siswa akan mengeksplorasi bagaimana benda bergerak dan juga menyelidiki gaya yang bekerja padanya. Gerak dan Gaya merupakan konsep kunci dalam Ilmu Fisika. Semua benda di alam semesta terus-menerus bergerak dan dipengaruhi oleh gaya yang seimbang dan tidak seimbang, seperti gravitasi.

Gaya tidak seimbang yang bekerja pada suatu benda akan mengubah kecepatan dan/atau arah geraknya. Jika gaya seimbang, benda akan diam. Jika gaya yang bekerja pada benda tidak seimbang, benda akan bergerak. Dalam Unit ini, siswa akan bereksperimen dengan gaya seimbang dan tidak seimbang pada Mobil Super.

Apa itu Force?

Gaya adalah dorongan atau tarikan pada suatu benda. Bila gaya diberikan pada suatu benda, dan gaya tersebut juga tidak ada perlawanan, maka gerak benda tersebut akan berubah. Ada gaya yang seimbang dan ada yang tidak seimbang. Gaya-gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah disebut gaya seimbang. Gaya seimbang tidak menyebabkan suatu benda bergerak.

Contoh gaya seimbang adalah dua kelompok orang yang bermain tarik tambang dengan jumlah gaya yang sama. Hal ini akan menyebabkan tali tetap pada tempatnya, karena gaya berlawanan yang diberikan pada kedua sisi adalah sama besar. Namun, gaya yang tidak seimbang akan menyebabkan suatu benda atau beberapa benda bergerak.

Jika kedua sisi ditarik dengan kekuatan yang sama, tali tidak bergerak dan begitu pula orang yang menariknya. Akan tetapi, jika gaya tarik lebih besar pada satu sisi, maka tali akan ikut bergerak dan orang-orang di sisi yang lain ikut bergerak.

Gravitasi atau gaya gravitasi adalah gaya tarik menarik. Di Bumi, gravitasi adalah gaya yang diberikan Bumi kepada kita, menarik kita dan menjaga kita tetap di tanah. Gaya ini menentukan berat kita, tinggi bola yang melayang, atau gaya fisik lainnya di planet ini.

 

Dalam Unit ini, siswa akan bereksperimen dengan gaya gravitasi seimbang dan tidak seimbang dengan menempatkan Mobil Super Tanpa Tenaga mereka di atas lintasan landai.

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 arah pergerakan suatu benda. Jika siswa mengurangi kecepatan Mobil Super Kode, maka jumlah gaya yang dimiliki Mobil Super Kode akan berkurang. Gaya yang seimbang akan membuat kecepatan Mobil Super Kode tetap konstan. Gaya yang tidak seimbang akan menyebabkan Mobil Super Kode melaju lebih cepat atau lebih lambat.

Apa itu Gerak?

Gerakan adalah pergerakan. Pergerakan ini dapat dianalisis dengan mengamati dan mengukur seberapa jauh suatu benda bergerak, seberapa cepat ia bergerak, dan arah pergerakannya. 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 benda yang bergerak akan tetap bergerak, kecuali ada gaya luar yang tidak seimbang yang mempengaruhinya.

Ketika benda dalam keadaan diam, lebih mudah bagi siswa untuk memahami mengapa benda tersebut diam. Namun, ketika benda sedang bergerak lalu melambat secara bertahap, atau tiba-tiba berhenti karena beberapa gaya seperti gesekan atau gravitasi, konsep-konsep ini sering kali tidak dapat dilihat dengan mudah. Oleh karena itu, mereka lebih sulit untuk dikonseptualisasikan. Benda yang diam sering kali disebabkan oleh adanya gaya yang seimbang pada benda tersebut. Ketika suatu benda bergerak, benda tersebut akan terus bergerak hingga ada gaya luar atau gaya tak seimbang yang bekerja padanya. Misalnya, jika Anda menggelindingkan bola menuruni bukit, bola tersebut akan terus menggelinding hingga mengenai sesuatu atau berhenti di permukaan datar dan melambat karena gesekan dan/atau gravitasi.

Hukum Gerak Kedua Newton

Hukum Gerak Kedua Newton: menyatakan bahwa percepatan suatu benda bergantung pada massa benda dan gaya yang bekerja padanya. Hukum ini mendefinisikan gaya sama dengan massa dikali percepatan. (yaitu F = m*a).

Makin besar gaya yang diberikan pada suatu benda, makin besar pula pengaruhnya terhadap benda tersebut. Ada banyak kondisi yang perlu dipertimbangkan. Misalnya, seberapa berat atau besar benda tersebut? Semakin berat atau besar suatu benda, semakin besar pula gaya yang dibutuhkan untuk memindahkannya.

Hukum Gerak Ketiga Newton

Hukum Gerak Ketiga Newton: menyatakan bahwa untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. Dengan kata lain, jika benda 1 memberikan gaya pada benda 2, maka benda 2 juga memberikan gaya yang sama pada benda 1.

Bayangkan Anda sedang duduk di kursi. Kekuatan yang Anda miliki saat duduk harus ditentang oleh kekuatan yang bekerja ke atas, jika tidak kursi akan roboh. Dalam hal gaya seimbang dan tidak seimbang, ketika gaya seimbang, suatu benda tidak bergerak dan diam. Misalnya, bayangkan Anda mendorong lengan Anda ke tembok. Kekuatan lengan Anda seimbang dengan kekuatan yang diberikan oleh dinding agar tetap diam. Gaya juga bisa tidak seimbang. Jika gaya tidak seimbang, benda akan bergerak. Hal ini disebabkan oleh lebih besarnya gaya yang satu daripada gaya yang lain.

Apa itu Roda Gigi?

Roda gigi adalah roda dengan gigi di sekeliling tepinya yang digunakan untuk Roda gigi adalah roda dengan gigi di sekeliling tepinya yang digunakan untuk mentransfer gaya dari satu posisi ke posisi lainnya. Hal ini dapat dilakukan dengan roda gigi berukuran sama untuk mentransfer gaya yang sama atau dengan menggunakan roda gigi berukuran bervariasi untuk menciptakan keunggulan kecepatan atau daya saat gaya ditransfer.

Ada dua jenis keuntungan mekanis yang dapat diciptakan roda gigi. Keuntungan Mekanik adalah ketika Anda membutuhkan gaya yang lebih kecil untuk melakukan jumlah kerja yang sama karena mesin sederhana (dalam hal ini: roda gigi) digunakan untuk menambah dan mengubah arah gaya yang diberikan. Keuntungan mekanis dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan tertentu. Bila dua roda gigi berukuran sama dijalin bersama-sama, akan tercipta transfer daya dengan rasio 1-1. Dua jenis keuntungan mekanis lainnya adalah kecepatan dan torsi.

Terkait dengan bagaimana roda gigi bergerak, ada roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Roda gigi penggerak adalah roda gigi yang meneruskan atau mentransmisikan daya ke roda gigi lainnya. Roda gigi penggerak adalah roda gigi yang didorong maju oleh roda gigi lainnya.

Torsi merupakan keuntungan mekanis yang membuat output roda gigi atau mesin yang digerakkan lebih bertenaga. Torsi tercipta ketika gigi yang lebih kecil menggerakkan gigi yang lebih besar. Roda gigi yang lebih kecil memerlukan lebih banyak putaran untuk memutar roda gigi yang lebih besar satu putaran penuh. Tonton animasi di bawah untuk melihat roda gigi kecil memutar roda gigi yang lebih besar.

Kecepatan adalah jarak yang ditempuh suatu benda dalam satuan waktu dan merupakan keuntungan mekanis yang membuat keluaran roda gigi atau mesin yang digerakkan menjadi lebih cepat. Keuntungan ini tercipta ketika roda gigi yang lebih besar menggerakkan roda gigi yang lebih kecil. Tonton animasi di bawah untuk melihat roda gigi besar memutar roda gigi yang lebih kecil.

Kecepatan berbanding terbalik dengan torsi. Jika kecepatan diinginkan dalam output, maka torsi harus dikurangi. Kebalikannya juga benar, jika torsi atau daya yang diinginkan lebih besar 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 Pink tidak memiliki lubang persegi di bagian tengahnya dan merupakan roda gigi "idler". Sering digunakan untuk mentransfer torsi dari satu posisi ke posisi lain, tanpa mengubah rasio gigi.