1. Kinematika

Jika kita amati sebuah bola basket yang di lemparkan ke dalam sebuah keranjang, maka tampak bahwa bola basket tersebut letaknya berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Kita dapat menentukan letak bola basket pada setiap saat dengan cara menyelidiki letak bola basket sebagai fungsi waktu. Cara menyelidiki dan menyatakan gerak benda tanpa memandang penyebabnya, merupakan bagian Mekanika yang di sebut Kinematika.

2. Hukum Gravitasi Newton

Apabila kita perhatikan kejadian – kejadian yang terjadi dalam kehidupan sehari – hari, misalnya kelapa jatuh dengan sendirinya dari pohonnya, bola yang di lempar lurus keatas akan kembali lagi ke titik lemparannya, seorang penerjun payung setelah melompat dari pesawat yang sedang terbang akan jatuh ke bawah menuju permukaan bumi. Pada dasarnya semua hal tersebut dapat terjadi karena kehendak sang maha pencipta. Namun, secara ilmu pengetahuan hal tersebut dapat terjadi karena adanya Gaya Gravitasi.

Jika sebuah peluru meriam di tembakkan secara horizontal dari sebuah gunung yang sangat tinggi dan tidak ada hambatan udara, dan tidak ada gravitasi, maka peluru meriam akan bergerak menempuh lintasan garis lurus. Karena terdapat gravitasi, maka peluru meriam akan bergerak kebawah dengan lintasan garis lurus dan akhirnya jatuh ke permukaan bumi.

Sekarang jika peluru meriam tersebut di tembakkan secara horizontal lagi dengan kecepatan yang lebih besar, maka peluru meriam akan menempuh lintasan yang lebih jauh dari lintasan sebelumnya sampai akhirnya jatuh ke permukaan bumi. Jika terdapat sebuah kelajuan pada peluru meriam sehingga peluru meriam dapat bergerak mengelilingi bumi sesuai dengan lengkuangan bumi. Kemudian jika kelajuan

peluru meriam di perbesar lagi maka peluru meriam akan bergerak mengelilingi bumi tanpa saling bertubrukan dan kemudian menjadi orbit satelit dalam gerak melingkar. Apabila pada saat peluncuran kelajuan peluru meriam sangat besar, maka peluru meriam akan mengorbit bumi dalam lintasan elips.Berdasarkan pemisalan tersebut, terbukti bahwa gaya gravitasi menjaga peluru meriam untuk tetap berada dalam lintasan melingkarnya, karena apabila tidak ada gaya gravitasi yang bekerja pada peluru meriam, akan menyebabkan peluru meriam bergerak mengikuti lintasan garis lurus. Gerak jatuhnya peluru meriam ke bumi akibat adanya gaya gravitasi merupakan analogi dari gerak bulan mengorbit bumi. Jika orbit bulan dapat di analogikan dengan jatuhnya peluru meriam, maka orbit bulan juga dapat di analogikan dengan jatuhnya benda di atas permukaan bumi.

Setelah menemukan bahwa gravitasi bumi berpengaruh terhadap bulan, Newton mencoba membandingkan besar gaya gravitasi bumi yang menarik bulan, dan benda – benda pada permukaan bumi. Dari penelitiannya Newton menyimpulkan bahwa gaya gravitasilah yang menyebabkan bulan dapat tetap berada pada orbit lingkarannya saat mengitari bumi dan yang menyebabkan planet – planet dapat mengitari matahari dengan tetap berada dalam lintasan elipsnya.

3. Gaya Pegas

Apabila kita memperhatikan, ketika kita tidur di atas kasur pegas, kasur pegas tersebut akan mengalami perubahan bentuk. Tetapi setelah kita bangun, maka kasur pegas tersebut akan kembali ke bentuk semula. Hal ini dapat terjadi karena kasur tersebut terdiri dari pegas – pegas yang mempunyai sifat dapat berubah bentuk ketika di beri gaya, dan ketika gaya ini di hilangkan, maka bentuknya akan kembali ke semula. Dalam fisika kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya setelah gaya luar yang di berikan pada benda itu di hilangkan (dibebaskan) di namakan elastisitas.

Benda – benda yang elastis mempunyai batas – batas elastisitasnya. Sebagai contoh , jika sebuah kasur pegas dipakai selama bertahun – tahun secara terus menerus, pada suatu saat kasur tersebut tidak mampu lagi kembali ke bentuk semula. Ini menunjukan bahwa kasur pegas mempunyai batas elastisitas.

Panah merupakan alat yang memanfaatkan sifat elastis suatu benda. Tali yang di gunakan pada busur panah harus mempunyai sifat elastis sehingga tarikan pada tali tersebut akan menghasilkan energi yang dapat di gunakan untuk melepaskan anak panah secara tepat. Jika tali panah di tarik dengan gaya yang besar berpengaruh pada jauh dekatnya anak panah akan terlepas. Oleh karena itu, pada zaman dahulu panah di gunakan sebagai senjata dalam peperangan. Jengiz Khan ( sekitar 1167 – 1227 ) adalah raja yang pertama kali menggunakan panah dalam perang dan panah yang di gunakan dalam perang terakhir kali oleh bangsa Cina pada tahun 1860. Akan tetapi, saat ini kegiatan memanah merupakan suatu kegiatan olahraga yang di lombakan dalam olimpiade, kejuaraan dunia, dan PON di Indonesia.

4. Usaha dan Energi

Dalam kehidupan sehari – hari mungkin kita pernah melihat air terjun, air terjun yang begitu indah ternyata menyimpan kekuatan yang dapat di gunakan untuk membangkitkan listrik. Air yang berada pada ketenggian tertentu memiliki energi potensial. Semakin tinggi tempatnya , semakin besar energi potensial yang di milikinya. Air terjun memiliki energi potensial yang cukup besar karena tempatnya tinggi dan airnya yang mengalir besar. Karena itu air terjun dapat memutar turbin yang di pasang di bawah air terjun. Turbin ini di hubungkan dengan sebuah generator yang mampu mengubah energi kinetik yang di hasilkan turbin menjadi energi listrik. Energi listrik yang di hasilkan dapat di gunakan untuk menyalakan lampu, menghidupkan televisi, menyetrika pakaian dan menghidupkan barang elekronik lainnya.

Dalam fisika, kata usaha memiliki pengertian yang berbeda dengan pengertian dalam kehidupan sehari hari. Dalam kehidupan sehari – hari, usaha di artikan sebagai segala sesuatu yang di kerjakan manusia. Sedangkan dalam fisika, usaha di definisikan sebagai gaya yag bekerja pada sebuah benda yang menyebabkan benda tersebut berpindah. Sehingga, apabila suatu gaya bekerja pada benda namun, benda tersebut tidak berpindah, maka di katakan bahwa gaya tersebut tidak melakukan usaha. Sebagai contoh, sekelompok orang yang akan mendorong sebuah mobil pada gambar di atas. Sekelompok orang tersebut mencoba untuk mendorong mobil dengan mengerahkan seluruh tenaga mereka tetapi mobil tersebut tidak begerak sama sekali. Dalam keseharian, sekelompok orang tersebut di katakan telah melakukan usaha. Ini tampak sekolompok orang yang letih karena telah mengeluarkan sebagian energi

kimianya. Tetapi dalam fisika sekelompok orang tersebut di katakan tidak melakukan usaha pada mobil, karena mobil tidak bergerak.

Energi kinetik adalah adalah energi yang di miliki suatu benda karena gerakannya. Berdasarkan pengertian tersebut, kita dapat mengatakan bahwa semua benda yang bergerak mempunyai energi kinetik. Besar energi kinetik yang di miliki oleh suatu benda di pengaruhi oleh massa benda dan kecepatan gerak bendanya. Contohnya Motor yang sedang bergerak memiliki energi kinetik.

Jika kita sedang bermain bola, kemudian tanpa sengaja kita terkena lemparan bola tersebut yang bergerak pelan, mungkin lemparan tersebut tidak menyakitkan bagi kita. Namun, apabila lemparan bola tersebut kencang, tentunya akan menyakitkan kita. Hal tersebut menunjukan bahwa semakin besar kecepatan benda semakin besar juga energi kinetiknya. Apabila bola yang mengenai kita tadi di ganti dengan bola basket tentunya akan lebih menyakitkan kita, karena massa bola basket lebih besar daripada massa bola kasti. Hal ini menunjukkan bahwa energi kinetik juga bergantung pada massa benda. Semakin besar massa benda, semakin besar juga energi kinetiknya.

Apabila dua orang pemanjat yang beratnya sama, memanjat sebuah tebing, maka di katakan ke dua orang tersebut melakukan usaha yang sama besar. Jika orang pertama menaiki tebing lebih cepat dari orang ke dua, maka di katakan orang pertama melakukan usaha lebih cepat dari usaha yang di lakukan oleh orang ke dua. Karena laju usaha di sebut daya, maka orang pertama memiliki daya yang lebih besar daripada orang ke dua.

5. Momentum dan Implus

Roket dapat meluncur karena adanya gaya aksi – reaksi yaitu ketika roket menyemburkan gas panas dan hasil pembakaran bahan bakar roket, gas panas yang tersembur inilah yang memberikan dorongan terhadap roket.

Gaya dorong yang di berikan mesin roket pada roket bekerja berdasarkan implus yang di berikan oleh roket. Pada peluncuran roket berlaku hukum kekekalan momentum, yaitu pada saat mesin roket di nyalakan, gas panas yang di hasilkan dari hasil pembakaran bahan bakar mendapatkan momentum yang arahnya ke bawah dan roket akan mendapatkan momentum yang besarnya sama dengan arah yang berlawanan dengan arah buang dari gas panas tersebut. Pada peluncuran roket terjadi perubahan massa selama geraknya. Hal ini karena pada dasarnya gaya dorong roket ditimbulkan dari perubahan massa roket tiap satuan waktu selama geraknya.

6. Fluida

Semakin dalam suatu tempat di bawah permukaan laut, semakin besar tekanan hidrostatisnya, sehingga benda – benda atau makhluk hidup pada tempat tersebut juga mengalami tekanan yang besar. Oleh karena itu, selain membawa tabung oksigen, para penyelam menggunakan perlengkapan yang dapat melindungi dirinya dari tekanan hidrostatis. Perlengkapan yang di gunakan oleh para penyelam biasanya di buat dari bahan yang kuat dan tahan air, misalnya terbuat dari bahan karet. Perlengkapan yang di gunakan oleh para penyelam juga di rancang untuk bergerak bebas dan cepat, untuk menahan gaya ke atas dari air, dan untuk menjaga keseimbangan suhu tubuh.

Gambar ini menunjukkan sebuah penjepit kertas yang di letakkan dalam kedudukan seperti diatas tidak tenggelam dan permukaan air (zat cair) tersebut tampak seperti di tutupi oleh suatu lapisan elastis, hal ini di sebabkan oleh adanya tegangan permukaan. Kecenderungan permukaan zat cair untuk meregang sehingga permukaannya terlihat seperti di tutupi oleh suatu lapisan elastis di sebut dengan tegangan permukaan zat cair.

Partikel – partikel zat cair yang berada di permukaan cenderung untuk memperkecil luas permukaannya. Hal tersebut dapat di lihat pada tetesan – tetesan zat cair ( air hujan atau embum ) yang cenderung membentuk bola ( bulatan kecil ), karena kecenderungan selaput tegangan permukaan untuk menyusut sekuat mungkin dan dalam bentuk bola zat cair mendapatkan bentuk dengan daerah permukaan tersempit.

Sebuah pesawat terbang dapat tinggal landas dan mengudara karena adanya gaya angkat pada pesawat terbang. Gaya angkat pada pesawat ini di sebabkan oleh adanya aliran udara yang melalui sayapnya. Sayap pesawat di desain memiliki bagian belakang yang lebih pipih (tajam) di bandingkan dengan bagian depannya dan sisi bagian atas lebih melengkung dari pada sisi bagian bawahnya.

Dengan desain seperti itu, pada saat pesawat bergerak maju kelajuan aliran udara pada bagian atas sayap lebih besar dengan kelajuan aliran udara pada bagian bawah sayap. Sesuai dengan Asas Bernoulli, apabila kelajuan aliran udara pada bagian atas sayap lebih besar daripada kelajuan aliran udara pada

bagian bawah sayap, maka tekanan udara di bagian atas sayap lebih kecil dari pada tekanan udara di bagian bawah sayap. Perbedaan tekanan ini menghasilkan gaya angkat bagi pesawat.Pesawat terbang dapat tinggal landas jika gaya angkat lebih besar dari pada berat pesawat. Apabila pesawat telah berada pada ketinggian tertentu dan ketinggiannya ingin di pertahankan maka kelajuan pesawat harus di atur supaya gaya angkat sama dengan berat pesawat.Besar dan kecilnya gaya angkat ini bergantung pada besar kecilnya kecepatan pesawat dari hasil gaya dorong mesinnya. Makin besar kecepatan pesawat, kecepatan udara makin cepat, dan ini berarti kecepatan bertambah besar sehingga gaya angkat semakin besar. Semakin besar ukuran sayap, maka gaya angkatnya pun semakin besar.

7. Teori Kinetik Gas dan Termodinamika

Dalam kehidupan sehari –hari terdapat peristiwa – peristiwa yang berhubungan dengan teori kinetik gas dan termodinamika. Misalnya, apabila sebuah balon yang sudah di tiup sampai besar di simpan di tempat yang panas, lama kelamaan akan meletus, karena partikel – partikel gas yang berada dalam balon terus memuai dan menekan dinding ballon, sehingga ketika dinding balon sudah tidak mampu lagi menahan tekanan gas, maka balon akan meletus. Contoh lainnya, apabila kita pergi ke jalan raya, tentu kita melihat berbagai macam kenderaan, seperti mobil, bus, dan motor. Kenderaan – kenderaaan tersebut dapat bergerak karena pada kenderaan tersebut terdapat mesin yang dapat mengubah kalor yang di hasilkan dari proses pembakaran bahan bakar menjadi energi kinetik.

Penerapan hukum kedua termodinamika adalah mesin uap pada kereta. Energi panas yang dihasilkan melalui pembakaran batu bara diubah menjadi energi mekanik yang dapat menggerakkan roda kereta.

Dalam lemari es, yang berfungsi sebaga reservoir dingin adalah bagian dalam lemari es (tempat pennyimpanan makanan) sedangkan yang berfungsi sebagai reservoir panas adalah udara luar di sekitar lemari es.

Usaha luar yang di pergunakan untuk memindahkan kalor dari bagian dalam lemari es ke udara luar diperoleh dari arus listrik yang bekerja pada sistem.