Gaya Fiktif – Bagian 1

Gaya fiktif disebut juga gaya inersia, pseudo force, fictitious force, dan d’Alembert force.

Frame of reference (Kerangka acuan).

Hukum Newton tidak valid dalam kerangka acuan non-inersia. Bagaimanapun juga dengan menggunakan konsep gaya fiktif, kita dapat dengan bebas menerapkan hukum Newton bahkan dalam kerangka acuan non-inersia. Gaya fiktif bukanlah gaya nyata. Kita hanya menggunakan konsep fiktif saat kita berurusan dengan objek yang berada dalam kerangka acuan non-inersia.

Apa sih maksud dari kerangka acuan inersia dan non-inersia?

Ok, sebelum menjelaskan lebih lanjut tentang konsep gaya fiktif, saya ingin menjelaskan tentang kerangka acuan terlebih dahulu.

Pertama mari kita lihat apa sih kerangka acuan itu?

New Picture (4)

Pertimbangkan sebuah troli (Trolley) bergerak dengan percepatan {{a}_{1}} terhadap tanah. Dan, pertimbangkan bola yang berada di dalam troli, bola berakselerasi dengan percepatan a terhadap troli. Sekarang, jika kamu bertanya pada seseorang yang duduk di dalam troli, dia akan berkata bahwa bola berakselerasi dengan percepatan a. Namun, jika kamu bertanya pada seseorang yang duduk di tanah dan melihat troli sedang bergerak, dia akan berkata bahwa bola sedang berakselerasi dengan percepatan a+{{a}_{1}}.

Lho! Kata orang yang duduk di troli (orang A), percepatan bola = a, tapi kata orang B yang duduk di tanah, percepatan bola = a+{{a}_{1}}.

Sekarang saya ingin bertanya kepada Anda, orang manakah yang berkata salah?

Jawaban keduanya tidak ada yang salah. Orang A dan B memiliki sudut pandang yang berbeda pada percepatan yang dialami bola, keduanya benar pada sudut pandang mereka masing-masing. Perbedaan dalam sudut pandang orang A dan B hanya karena orang B menyadari percepatan troli (dia melihat troli bergerak). Sedangkan orang A tidak menyadari percepatan troli (tidak melihat adanya troli, karena dia di dalam troli yang bergerak konstan).

Kita katakan kedua orang ini berada dalam kerangka acuan yang berbeda. Sekarang, kita definisikan kerangka acuan:

Dalam bahasa yang sederhana, kerangka acuan adalah sudut pandang sebuah objek dipelajari, yaitu tempat dari mana objek dilihat/diamati. Dalam diagram di atas, orang A melihat objek dari troli. Jadi troli adalah kerangka acuan dari mana bola dilihat. Juga orang B melihat bola dari tanah. Jadi, tanah adalah dari mana bola dilihat. Catat bahwa, percepatan adalah berbeda untuk “kerangka acuan-troli” dan “kerangka acuan-tanah”.

Pembahasan yang sedikit lebih mendalam tentang kerangka acuan: Kerangka Acuan Bergerak

Kerangka acuan, dari mana sebuah objek diamati, mungkin bergerak mungkin juga tidak bergerak (diam). Pertimbangkan sebuah contoh yang diberikan di atas, kerangka acuan-tanah adalah kerangka acuan diam. Tetapi kerangka acuan-troli adalah kerangka acuan bergerak yang bergerak dengan percepatan {{a}_{1}}.

New Picture (3)

Kerangka acuan bisa bergerak atau tidak bergerak. Kerangka acuan yang tidak bergerak (diam) atau bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak tanpa percepatan) disebut kerangka acuan inersia. Sedangkan kerangka acuan yang memiliki percepatan disebut kerangkan acuan non-inersia. Hukum Newton tidak valid jika diterapkan dalam kerangka acuan non-inersia. Agar dapat menggunakan hukum Newton dalam kerangka acuan non-inersia, kita harus menerapkan gaya fiktif.

 

Latihan: Dapatkah kalian mengidentifikasi manakah dari pernyataan di bawah ini yang termasuk kerangkan acuan inersia atau non-inersia?

  1. Sebuah pesawat terbang yang mengalami percepatan di udara terbuka.
  2. Sebuah batu yang dijaga tetap diam di atas kapal yang bergerak dengan kecepatan tetap.
  3. Sebuah balok yang turun dengan kecepatan konstan menuruni lereng.
  4. Seekor burung mempercepat kecepatannya untuk menangkap seekor cacing tanah di tanah.
  5. Bumi kita.

Solusi:

  1. Pesawat bergerak dengan percepatan. Oleh karena itu, kerangka acuannya adalah kerangka acuan non-inersia.
  2. Kapal bergerak dengan kecepatan konstan. Batu dijaga diam di atas kapal. Sehingga batu bergerak dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan kapal. Catat bahwa batu bergerak namun dengan kecepatan konstan dan tanpa percepatan. Oleh karena itu, batu adalah kerangkan acuan inersia.
  3. Karena kecepatan balok konstan, kerangka acuannya adalah kerangka acuan inersia.
  4. Karena kecepatan burung meningkat, artinya burung mengalami percepatan. Oleh karena itu kerangka acuannya adalah kerangka acuan non-inersia.
  5. Bumi berotasi pada porosnya, dan berevolusi mengelilingi matahari. Ia tidak bergerak dengan kecepatan konstan tetapi dengan percepatan. Akan tetapi, besar percepatan yang dimiliki bumi sangatlah kecil dan dapat diabaikan. Oleh karena itu untuk kemudahan, kerangka acuan-Bumi adalah kerangkan acuan inersia.

 

Kerangka acuan yang berotasi ???

Pikirkan hal ini, kerangka acuan dapat pula berotasi terhadap sumbu tertentu. Bayangkan kamu memegang sebuah bola, ikat dengan tali dan putarlah disekitar dirimu dengan memegang ujung tali. Lalu bola akan menjadi kerangka acuan yang tidak hanya diakselerasi tetapi juga berotasi dengan percepatan dan kecepatan tertentu. Kerangka acuan seperti ini termasuk dalam kerangka acuan non-inersia. Seperti yang telah saya katakan kepada Anda di atas, semua kerangka acuan yang begerak dengan percepatan adalah kerangka acuan non-inersia, penerapan yang sama pada gerak rotasi. Catat bahwa Anda secara langsung tidak dapat menerapkan hukum Newton dalam gerak rotasi yang kerangka acuannya adalah kerangka acuan non-inersia. Oleh karena itu Anda harus memasukkan gaya fiktif untuk menerapkan hukum Newton pada kerangka acuan yang berotasi ini.

Kerangka Acuan Yang Kompleks

Masalah akan tambah rumit saat berhadapan dengan banyak kerangka acuan. Anda juga akan menemui masalah saat kerangka acuan mempunyai percepatan tidak hanya translasi tapi juga rotasi. Dalam kasus seperti ini Anda harus menerapkan dua gaya fiktif, satu untuk menyeimbangkan kerangka acuan-rotasi dan lainnya untuk menyeimbangkan kerangka acuan-translasi.

New Picture (5)

Sumber:

Diterjemahkan secara bebas dari: http://kushagrabasti.blogspot.co.id/2012/05/understanding-concept-of-pseudo-force.html diakses 2 April 2017 jam 15.58 WIB

 

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s