Konverter Gaya
Gaya — Saka Apel Newton nganti Lubang Ireng
Kuasani unit gaya ing teknik, fisika, lan antariksa. Saka newton nganti pound-force, dyne nganti gaya gravitasi, konversi kanthi yakin lan pahami apa tegese angka-angka kasebut.
Dhasar-Dhasar Gaya
Hukum Kapindho Newton
F = ma iku dhasar dinamika. 1 newton nyepetake 1 kg ing 1 m/s². Saben gaya sing sampeyan rasakake yaiku massa sing nolak percepatan.
- 1 N = 1 kg·m/s²
- Gaya tikel pindho → percepatan tikel pindho
- Gaya iku vektor (duwe arah)
- Gaya netto nemtokake obah
Gaya vs Bobot
Bobot yaiku gaya gravitasi: W = mg. Massa sampeyan tetep, nanging bobot owah miturut gravitasi. Ing Bulan, bobot sampeyan 1/6 saka bobot ing Bumi.
- Massa (kg) ≠ Bobot (N)
- Bobot = massa × gravitasi
- 1 kgf = 9.81 N ing Bumi
- Tanpa bobot ing orbit = isih duwe massa
Jinis-Jinis Gaya
Gaya sentuhan nyentuh obyek (gesekan, tegangan). Gaya non-sentuhan tumindak saka kadohan (gravitasi, magnetisme, listrik).
- Tegangan narik sadawane tali/kabel
- Gesekan nglawan obah
- Gaya normal jejeg karo permukaan
- Gravitasi tansah narik, ora nate nolak
- 1 newton = gaya kanggo nyepetake 1 kg ing 1 m/s²
- Gaya = massa × percepatan (F = ma)
- Bobot iku gaya, massa dudu (W = mg)
- Gaya ditambahake minangka vektor (gedhene + arah)
Panjelasan Sistem Unit
SI/Metrik — Absolut
Newton (N) yaiku unit dhasar SI. Didefinisikan saka konstanta dhasar: kg, m, s. Digunakake ing kabeh karya ilmiah.
- 1 N = 1 kg·m/s² (pas)
- kN, MN kanggo gaya gedhe
- mN, µN kanggo karya presisi
- Universal ing teknik/fisika
Unit Gravitasi
Unit gaya adhedhasar gravitasi Bumi. 1 kgf = gaya kanggo nahan 1 kg nglawan gravitasi. Intuitif nanging gumantung lokasi.
- kgf = kilogram-force = 9.81 N
- lbf = pound-force = 4.45 N
- tonf = ton-force (metrik/cendhak/dawa)
- Gravitasi beda-beda ±0.5% ing Bumi
CGS & Khusus
Dyne (CGS) kanggo gaya cilik: 1 dyne = 10⁻⁵ N. Poundal (imperial absolut) arang digunakake. Gaya atom/Planck kanggo skala kuantum.
- 1 dyne = 1 g·cm/s²
- Poundal = 1 lb·ft/s² (absolut)
- Unit atom ≈ 8.2×10⁻⁸ N
- Gaya Planck ≈ 1.2×10⁴⁴ N
Fisika Gaya
Telung Hukum Newton
Kaping pisanan: Obyek nolak owah-owahan (inersia). Kapindho: F=ma ngukur iku. Katelu: Saben aksi duwe reaksi sing padha lan ngelawan arah.
- Hukum 1: Ora ana gaya netto → ora ana percepatan
- Hukum 2: F = ma (nemtokake newton)
- Hukum 3: Pasangan aksi-reaksi
- Hukum-hukum ngramalake kabeh obah klasik
Panambahan Vektor
Gaya digabungake minangka vektor, dudu jumlah biasa. Loro gaya 10 N ing sudut 90° ngasilake 14.1 N (√200), dudu 20 N.
- Gedhene + arah dibutuhake
- Gunakake teorema Pythagoras kanggo jejeg lurus
- Gaya paralel ditambahake/dikurangi langsung
- Kaseimbangan: gaya netto = 0
Gaya-Gaya Dhasar
Papat gaya dhasar ngatur jagad raya: gravitasi, elektromagnetisme, nuklir kuwat, nuklir lemah. Kabeh liyane yaiku kombinasi.
- Gravitasi: paling lemah, jangkauan tanpa wates
- Elektromagnetik: muatan, kimia
- Kuwat: ngiket kuark ing proton
- Lemah: peluruhan radioaktif
Tolok Ukur Gaya
| Konteks | Gaya | Cathetan |
|---|---|---|
| Serangga mlaku | ~0.001 N | Skala mikronewton |
| Mencet tombol | ~1 N | Tekanan driji entheng |
| Salim | ~100 N | Genggeman kenceng |
| Bobot wong (70 kg) | ~686 N | ≈ 150 lbf |
| Daya dorong mesin mobil | ~5 kN | 100 hp ing kacepetan dalan gedhe |
| Bobot gajah | ~50 kN | Kewan 5 ton |
| Daya dorong mesin jet | ~200 kN | Komersial modern |
| Mesin roket | ~10 MN | Mesin utama Space Shuttle |
| Tegangan kabel jembatan | ~100 MN | Skala Golden Gate |
| Tabrakan asteroid (Chicxulub) | ~10²³ N | Mateni dinosaurus |
Perbandingan Gaya: Newton vs Pound-Force
| Newton (N) | Pound-Force (lbf) | Conto |
|---|---|---|
| 1 N | 0.225 lbf | Bobot apel |
| 4.45 N | 1 lbf | 1 pon ing Bumi |
| 10 N | 2.25 lbf | Bobot 1 kg |
| 100 N | 22.5 lbf | Salim kenceng |
| 1 kN | 225 lbf | Mesin mobil cilik |
| 10 kN | 2,248 lbf | Bobot 1 ton |
| 100 kN | 22,481 lbf | Bobot truk |
| 1 MN | 224,809 lbf | Kapasitas derek gedhe |
Aplikasi ing Donya Nyata
Teknik Struktural
Bangunan nahan gaya gedhe banget: angin, lindhu, beban. Kolom, balok dirancang kanggo gaya kN nganti MN.
- Kabel jembatan: 100+ MN tegangan
- Kolom bangunan: 1-10 MN kompresi
- Angin ing gedung pencakar langit: 50+ MN lateral
- Faktor keamanan biasane 2-3×
Dirgantara & Propulsi
Daya dorong roket diukur ing meganewton. Mesin pesawat ngasilake kilonewton. Saben newton diitung nalika uwal saka gravitasi.
- Saturn V: 35 MN daya dorong
- Mesin Boeing 747: 280 kN saben siji
- Falcon 9: 7.6 MN nalika lepas landas
- Reboost ISS: 0.3 kN (terus-terusan)
Teknik Mesin
Kunci torsi, hidrolik, pengencang kabeh dirating ing gaya. Kritis kanggo keamanan lan kinerja.
- Mur roda mobil: 100-140 N·m torsi
- Pers hidrolik: 10+ MN kapasitas
- Tegangan baut: rentang kN khas
- Konstanta pegas ing N/m utawa kN/m
Matematika Konversi Cepet
N ↔ kgf (Cepet)
Bagi karo 10 kanggo kira-kira: 100 N ≈ 10 kgf (pas: 10.2)
- 1 kgf = 9.81 N (pas)
- 10 kgf ≈ 100 N
- 100 kgf ≈ 1 kN
- Cepet: N ÷ 10 → kgf
N ↔ lbf
1 lbf ≈ 4.5 N. Bagi N karo 4.5 kanggo entuk lbf.
- 1 lbf = 4.448 N (pas)
- 100 N ≈ 22.5 lbf
- 1 kN ≈ 225 lbf
- Mental: N ÷ 4.5 → lbf
Dyne ↔ N
1 N = 100,000 dyne. Cukup geser desimal 5 panggonan.
- 1 dyne = 10⁻⁵ N
- 1 N = 10⁵ dyne
- CGS menyang SI: ×10⁻⁵
- Arang digunakake saiki
Carane Konversi Bekerja
- Langkah 1: Konversi sumber → newton nggunakake faktor toBase
- Langkah 2: Konversi newton → target nggunakake faktor toBase target
- Alternatif: Gunakake faktor langsung yen kasedhiya (kgf → lbf: tikelake karo 2.205)
- Priksa kewajaran: 1 kgf ≈ 10 N, 1 lbf ≈ 4.5 N
- Kanggo bobot: massa (kg) × 9.81 = gaya (N)
Referensi Konversi Umum
| Saka | Menyang | Tikelake Karo | Conto |
|---|---|---|---|
| N | kN | 0.001 | 1000 N = 1 kN |
| kN | N | 1000 | 5 kN = 5000 N |
| N | kgf | 0.10197 | 100 N ≈ 10.2 kgf |
| kgf | N | 9.80665 | 10 kgf = 98.1 N |
| N | lbf | 0.22481 | 100 N ≈ 22.5 lbf |
| lbf | N | 4.44822 | 50 lbf ≈ 222 N |
| lbf | kgf | 0.45359 | 100 lbf ≈ 45.4 kgf |
| kgf | lbf | 2.20462 | 50 kgf ≈ 110 lbf |
| N | dyne | 100000 | 1 N = 100,000 dyne |
| dyne | N | 0.00001 | 50,000 dyne = 0.5 N |
Conto Cepet
Soal sing Digarap
Konversi Daya Dorong Roket
Daya dorong roket Saturn V: 35 MN. Konversi menyang pound-force.
35 MN = 35,000,000 N. 1 N = 0.22481 lbf. 35M × 0.22481 = 7.87 yuta lbf
Bobot ing Planet sing Beda-beda
Wong 70 kg. Bobot ing Bumi vs Mars (g = 3.71 m/s²)?
Bumi: 70 × 9.81 = 686 N. Mars: 70 × 3.71 = 260 N. Massa padha, bobot 38%.
Tegangan Kabel
Kabel jembatan nahan 500 ton. Pira tegangane ing MN?
500 metrik ton = 500,000 kg. F = mg = 500,000 × 9.81 = 4.9 MN
Kesalahan Umum sing Kudu Dihindari
- **Massa vs Bobot**: kg ngukur massa, N ngukur gaya. Aja ngomong 'wong 70 N'—ngomong 70 kg.
- **kgf ≠ kg**: 1 kgf iku gaya (9.81 N), 1 kg iku massa. Kebingungan nyebabake kesalahan 10×.
- **Lokasi penting**: kgf/lbf nganggep gravitasi Bumi. Ing Bulan, 1 kg bobote 1.6 N, dudu 9.81 N.
- **Penambahan vektor**: 5 N + 5 N bisa padha karo 0 (ngelawan), 7.1 (jejeg lurus), utawa 10 (arah sing padha).
- **Kebingungan pon**: lb = massa, lbf = gaya. Ing AS, 'pon' biasane tegese lbf gumantung konteks.
- **Kelangkaan dyne**: Dyne wis usang; gunakake milinewton. 10⁵ dyne = 1 N, ora intuitif.
Fakta Menarik babagan Gaya
Otot Paling Kuat
Otot masseter rahang menehi gaya gigitan 400 N (900 lbf). Baya: 17 kN. Megalodon sing wis punah: 180 kN—cukup kanggo ngremuk mobil.
Kekuatan Kutu
Kutu mlumpat kanthi gaya 0.0002 N nanging akselerasi ing 100g. Sikile yaiku pegas sing nyimpen energi, ngeculake luwih cepet tinimbang otot bisa kontraksi.
Gaya Pasang Surut Lubang Ireng
Cedhak lubang ireng, gaya pasang surut nggedhekake sampeyan: sikil sampeyan ngrasakake 10⁹ N luwih akeh tinimbang sirah sampeyan. Disebut 'spaghettification'. Sampeyan bakal suwek atom demi atom.
Tarikan Gravitasi Bumi
Gravitasi Bulan nggawe pasang surut kanthi gaya 10¹⁶ N ing samodra Bumi. Bumi narik Bulan maneh kanthi 2×10²⁰ N—nanging Bulan isih adoh 3.8 cm/taun.
Kekuatan Sutra Laba-laba
Sutra laba-laba pedhot ing tegangan ~1 GPa. Benang kanthi penampang 1 mm² bakal nahan 100 kg (980 N)—luwih kuwat tinimbang baja miturut bobote.
Mikroskop Gaya Atom
AFM ngrasakake gaya nganti 0.1 nanonewton (10⁻¹⁰ N). Bisa ndeteksi tonjolan atom siji. Kaya ngrasakake wiji pasir saka orbit.
Evolusi Sejarah
1687
Newton nerbitake Principia Mathematica, nemtokake gaya kanthi F = ma lan telung hukum obah.
1745
Pierre Bouguer ngukur gaya gravitasi ing gunung, nemokake variasi ing medan gravitasi Bumi.
1798
Cavendish nimbang Bumi nggunakake timbangan torsi, ngukur gaya gravitasi antar massa.
1873
Asosiasi Inggris nemtokake 'dyne' (unit CGS) minangka 1 g·cm/s². Banjur, newton diadopsi kanggo SI.
1948
CGPM nemtokake newton minangka kg·m/s² kanggo sistem SI. Ngganti kgf lan unit teknis lawas.
1960
SI kanthi resmi diadopsi sacara global. Newton dadi unit gaya universal kanggo ilmu pengetahuan lan teknik.
1986
Mikroskop gaya atom ditemokake, ndeteksi gaya piconewton. Ngrevolusi nanoteknologi.
2019
Redefinisi SI: newton saiki dijupuk saka konstanta Planck. Sacara dhasar pas, ora ana artefak fisik.
Tips Pro
- **Kira-kira cepet kgf**: bagi newton karo 10. 500 N ≈ 50 kgf (pas: 51).
- **Bobot saka massa**: tikelake kg karo 10 kanggo kira-kira cepet ing N. 70 kg ≈ 700 N.
- **Trik elingan lbf**: 1 lbf kira-kira separo bobot botol soda 2 liter (4.45 N).
- **Priksa unit sampeyan**: yen asile katon 10× salah, sampeyan bisa uga nyampur massa (kg) karo gaya (kgf).
- **Arah iku penting**: gaya iku vektor. Tansah sebutake gedhene + arah ing masalah nyata.
- **Timbangan pegas ngukur gaya**: timbangan kamar mandi nuduhake kgf utawa lbf (gaya), nanging diwenehi label kg/lb (massa) kanthi konvensi.
- **Notasi ilmiah otomatis**: nilai < 1 µN utawa > 1 GN ditampilake minangka notasi ilmiah kanggo keterbacaan.
Referensi Unit Lengkap
SI / Metrik (Absolut)
| Jeneng Unit | Simbol | Setara Newton | Cathetan Panganggone |
|---|---|---|---|
| newton | N | 1 N (base) | Dhasar SI kanggo gaya; 1 N = 1 kg·m/s² (pas). |
| kilonewton | kN | 1.000 kN | Standar rekayasa; mesin mobil, beban struktural. |
| meganewton | MN | 1.00e+0 N | Gaya gedhe; roket, jembatan, pers industri. |
| giganewton | GN | 1.00e+3 N | Gaya tektonik, tabrakan asteroid, teoretis. |
| millinewton | mN | 1.0000 mN | Instrumen presisi; gaya pegas cilik. |
| mikronewton | µN | 1.000e-6 N | Skala mikro; mikroskopi gaya atom, MEMS. |
| nanonewton | nN | 1.000e-9 N | Skala nano; gaya molekuler, atom siji. |
Unit Gravitasi
| Jeneng Unit | Simbol | Setara Newton | Cathetan Panganggone |
|---|---|---|---|
| kilogram-gaya | kgf | 9.8066 N | 1 kgf = bobot 1 kg ing Bumi (9.80665 N pas). |
| gram-gaya | gf | 9.8066 mN | Gaya gravitasi cilik; timbangan presisi. |
| ton-gaya (metrik) | tf | 9.807 kN | Bobot metrik ton; 1000 kgf = 9.81 kN. |
| miligram-gaya | mgf | 9.807e-6 N | Gaya gravitasi cilik banget; arang digunakake. |
| pon-gaya | lbf | 4.4482 N | Standar AS/Inggris; 1 lbf = 4.4482216 N (pas). |
| ons-gaya | ozf | 278.0139 mN | 1/16 lbf; gaya cilik, pegas. |
| ton-gaya (cendhak, AS) | tonf | 8.896 kN | Ton AS (2000 lbf); peralatan abot. |
| ton-gaya (dawa, Inggris) | LT | 9.964 kN | Ton Inggris (2240 lbf); pengiriman. |
| kip (kilopon-gaya) | kip | 4.448 kN | 1000 lbf; teknik struktural, desain jembatan. |
Unit Imperial Absolut
| Jeneng Unit | Simbol | Setara Newton | Cathetan Panganggone |
|---|---|---|---|
| poundal | pdl | 138.2550 mN | 1 lb·ft/s²; imperial absolut, usang. |
| ons (poundal) | oz pdl | 8.6409 mN | 1/16 poundal; mung teoretis. |
Sistem CGS
| Jeneng Unit | Simbol | Setara Newton | Cathetan Panganggone |
|---|---|---|---|
| dyne | dyn | 1.000e-5 N | 1 g·cm/s² = 10⁻⁵ N; sistem CGS, warisan. |
| kilodyne | kdyn | 10.0000 mN | 1000 dyne = 0.01 N; arang digunakake. |
| megadyne | Mdyn | 10.0000 N | 10⁶ dyne = 10 N; istilah usang. |
Khusus & Ilmiah
| Jeneng Unit | Simbol | Setara Newton | Cathetan Panganggone |
|---|---|---|---|
| sthène (unit MKS) | sn | 1.000 kN | Unit MKS = 1000 N; historis. |
| grave-gaya (kilogram-gaya) | Gf | 9.8066 N | Jeneng alternatif kanggo kilogram-force. |
| pond (gram-gaya) | p | 9.8066 mN | Gram-force; panggunaan Jerman/Eropa Wetan. |
| kilopond (kilogram-gaya) | kp | 9.8066 N | Kilogram-force; unit teknis Eropa. |
| crinal (desinewton) | crinal | 100.0000 mN | Desinewton (0.1 N); ora jelas. |
| grave (kilogram ing sistem metrik awal) | grave | 9.8066 N | Sistem metrik awal; kilogram-force. |
| unit gaya atom | a.u. | 8.239e-8 N | Gaya Hartree; fisika atom (8.2×10⁻⁸ N). |
| gaya Planck | FP | 1.21e+38 N | Skala gravitasi kuantum; 1.2×10⁴⁴ N (teoretis). |
Pitakonan sing Sering Ditakokake
Apa bedane massa lan bobot?
Massa (kg) yaiku jumlah materi; bobot (N) yaiku gaya gravitasi ing massa kasebut. Massa tetep; bobot owah miturut gravitasi. Bobot sampeyan 1/6 ing Bulan nanging duwe massa sing padha.
Napa nggunakake newton tinimbang kgf utawa lbf?
Newton iku absolut—ora gumantung gravitasi. kgf/lbf nganggep gravitasi Bumi (9.81 m/s²). Ing Bulan utawa Mars, kgf/lbf bakal salah. Newton bisa digunakake ing endi wae ing jagad raya.
Pira gaya sing bisa diasilake manungsa?
Wong rata-rata: 400 N dorongan, 500 N tarikan (wektu cendhak). Atlet sing dilatih: 1000+ N. Deadlift kelas donya: ~5000 N (~500 kg × 9.81). Gaya gigitan: rata-rata 400 N, maksimal 900 N.
Apa iku kip lan napa digunakake?
Kip = 1000 lbf (kilopound-force). Insinyur struktural AS nggunakake kip kanggo beban jembatan/bangunan kanggo ngindhari nulis angka gedhe. 50 kip = 50,000 lbf = 222 kN.
Apa dyne isih digunakake?
Arang. Dyne (unit CGS) katon ing buku teks lawas. Ilmu modern nggunakake milinewton (mN). 1 mN = 100 dyne. Sistem CGS wis usang kajaba ing sawetara bidang khusus.
Carane ngowahi bobot dadi gaya?
Bobot IKU gaya. Rumus: F = mg. Conto: wong 70 kg → 70 × 9.81 = 686 N ing Bumi. Ing Bulan: 70 × 1.62 = 113 N. Massa (70 kg) ora owah.
Direktori Piranti Lengkap
Kabeh 71 piranti sing kasedhiya ing UNITS