Hukum Newton

HUKUM NEWTON

Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad, dan dapat dirangkum sebagai berikut:

Hukum Pertama: setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut. Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan (tidak mengalami percepatan). Hal ini berlaku jika dilihat dari kerangka acuan inersial.
Hukum Kedua: sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M. atau F=Ma. Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linear benda tersebut terhadap waktu.
Hukum Ketiga: gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberi gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda. Hukum ini juga terkenal sebagai hukum aksi-reaksi, dengan F disebut sebagai aksi dan –F adalah reaksinya.

Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687.Newton menggunakan karyanya untuk menjelaskan dan meniliti gerak dari bermacam-macam benda fisik maupun sistem. Contohnya dalam jilid tiga dari naskah tersebut, Newton menunjukkan bahwa dengan menggabungkan antara hukum gerak dengan hukum gravitasi umum, ia dapat menjelaskan hukum pergerakan planet milik Kepler.

Hukum Newton 1

Bunyi Hukum Newton 1

Bunyi Hukum Newton 1 : “Jika resultan gaya yang bekerja pada benda yang sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam. Benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap lurus beraturan dengan kecepatan tetap“

Pengertian Hukum Newton 1

Dari bunyi hukum newton 1 ini dapat dipahami bahwasanya suatu benda akan berusaha mempertahankan keadaannya atapun posisi awalany yang ia miliki. Dimana, benda yang awalnya diam akan berusaha untuk tetap diam. Begitu juga jika benda yang awalnya bergerak akan berusaha untuk tetap bergerak.

Dikarenakan adanya kecendrungan dalam mempertahankan posisi semula yang dialami oleh suatu benda tersebut maka, hukum newton 1 ini disebut juga sebagai hukum inersia atau hukun kelembaman.

Dalam penerapan kesehariannya, hukum newton 1 ini memiliki contoh penerapan disaat anda berkendara apakah itu dengan motor, mobil, dan alat yang bergerak seperti lift. Kemudian, benda tersebut tiba – tida di rem atau berhenti secara mendadak. Maka, badan anda cenderung maju kedepan atau terus melaju kedepan. Hal inilah dimaksud dengan “kecendrungan untuk terus melaju”.

Hal yang sama juga terjadi saat anda akan mulai bergerak dari keadaan diam. Contoh yang paling terasa adalah saat anda berkendara dengan mobil. Anda cenderung tersentak kebelakang saat kendaraan mulai melaju.

Dari keda contoh diatas dan contoh yang anda alami dalam keseharian ini merupakan peristiwa dari hukum inersia atau kelembaman. Dimana, adanya kelembaman ini suatu benda dipengaruhi oleh massa benda tersebut yang semakin besar massa benda tersebut. Maka, semakin besar pula kelembamannya.

Dengan adanya pengaruh dari massa suatu benda. Maka, secara tidak langsung akan memperngaruhi besarnya daya dan gaya yang diperlukan untuk melakukan percepatan saat dalam kondisi diam atau menghentikan benda yang berada dalam kondisi bergerak.

Rumus Hukum Newton 1

Dengan demikian rumus newton 1 dapat dirumuskan sebagai berikut :

∑F = 0

Atau,

Resultan gaya (Kg m/s2)

Hukum Newton 2

Bunyi Hukum Newton 2

Bunyi Hukum Newton 2 : “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya”.

Pengertian Hukum Newton 2

Berdasarkan dari bunyi hukum newton ke 2 ini. Dapat dipahami bahwasanya suatu gaya benda akan semakin bertambah besar jika diberikan dorongan daya yang searah dengan laju arah gaya benda tersebut. Namun, jika diberikan gaya tolak atau berlawanan arah dari gaya benda tersebut. maka, akan memperkecil atau memperlambat dari laju gaya benda tersebut.

Dikarenakan terjadi perubahan kecepatan dan perubahan laju dari benda yang mendapat gaya tersebut. Akan membuat total gaya dari massa benda dan percepatan benda yang diberikan dapat menyebabkan percepatan dan perlambatan benda tersebut. Dimana, Semakin besar percepatan atau perlambatan yang diberikan akan mempengaruhi arah gerak benda tersebut.

Contoh hukum newton 2 dapat diamati saat anda menggelindingkan bola ditanah datar. Jika semula anda menggelindingkan bola dari kanan menuju kiri lalu memberikan gaya dari kanan pula dengan cara menendang bola tersebut. Maka, bola tersebut akan mendapat gaya searah dari kanan kekiri yang membuatnya mengalami percepatan.

Contoh lain dari hukum newton 2 adalah ketika anda melempar batu keatas secara vertikal. Pada awalnya batu tersebut akan melaju keatas dengan kecepatan yang konstan. Kemudian, akibat adanya gaya gravitasi akan memperlambat batu dan menghentikannya. Lalu, batu tersebut akan kembali ke bumi dengan kecepatan dari massa batu ditambah dengan adanya gaya gravitasi yang mempercepat batu tersebut.

Rumus Hukum Newton 2

Dengan demikian, dikarenakan adanya keterkaitan antara percepatan dan gaya atau percepatan dengan massa benda. Sehingga, gaya yang ada berbanding lurus dengan percepatan yang dipengaruhi massa benda tersebut. Dapat dirumuskan sebagai berikut :

F = m a

Dengan,

F = gaya (N)
m = massa benda (Kg)
a = percepatan (m/s2)

Contoh Soal Hukum Newton 2

Sebuah bola besi memiliki massa 100 kg. Kemudian, bola besi tersebut menggelinding sehingga memperoleh gaya percepatan 9,8 m/s2. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk menggelindingkan bola tersebut?

Pembahasan

Diketahui:
m = 100 kg
a = 9,8 m/s2

Ditanya: F = … ?

Jawab:
F = m a
= 100 kg x 9,8 m/s2
= 980 kg m/s2
= 980 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 980 N.

Hukum Newton 3

Bunyi Hukum Newton 3

Bunyi Hukum Newton 3 : “Setiap aksi akan menimbulkan reaksi, jika suatu benda memberikan gaya pada benda yang lain maka benda yang terkena gaya akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, tetapi arahnya berlawanan“.

Pengertian Hukum Newton 3

Dari bunyi hukum newton ke 3 ini dimana setiap aksi akan menimbulkan aksi atau setiap sebab akan menimbulkan akibat. Dimana, setiap gaya sebab yang diberikan akan menghasilkan besarnya gaya akibat yang dihasilkan. Pada contoh penerapan hukum newton ke 3 ini bekerja pada setiap benda yang diberikan gaya aksi akan menghasilkan gaya reaksi. Namun, gaya aksi reaksi tersebut saling berlawanan arah dan bekerja pada benda yang berbeda.

Sebagai contoh hukum newton 3, ketika anda memukul paku dengan paku. Dimana, palu adalah gaya aksi dengan gaya dari paku adalah gaya reaksi dari palu tersebut. Saat anda memukul paku dengan palu, begitu palu menyentuh paku, palu berhenti sesaat atau bahkan memantul. Gaya berhenti sesaat atau bahkan memantul tersebut merupakan gaya reaksi yang dihasilkan oleh aksi palu tersebut.

Contoh Penerapan Hukum Newton 3

Sebuah benda dengan berat (w) yang berada diatas meja. Meja akan memberikan reaksi gaya normal (N), sehingga N = W dengan arah gaya saling berlawanan.

Menggantung benda secara vertikal akan menghasilkan gaya tegang tali (T) yang sama besarnya dgn massa benda (W) dengan arah yang berlawan.

Ketika seseorang dengan berat (W) menaiki lift. Saat dalam keadaan diam, gaya yang dihasilkan sama dengan berat orang tersebut (F = W). Saat lift bergerak naik maka, gaya yang dihasilkan lebih besar dari berat orang (F > W). Ketika lift turun makan berat orang tersebut lebih besar dari gaya yang dihasilkan (F < W).

Rumus Hukum Newton 3

1. Gaya Gesek

2. Gaya Berat

3. Berat Sejenis

Contoh Soal Hukum Newton 3

Kereta M dipercepat ke kanan dengan percepatan $a_0 = 2 \: m/s^2$ . Abaikan semua gesekan, massa katrol, dan juga massa tali. Anggap g = 10 m/s2. Jika $m_1 = m_2 = m_3 = 2 \: kg$ maka tegangan tali T pada sistem …. (Simak UI 2010)

(A) 8 N
(B) 12 N
(C) 15 N
(D) 20 N
(E) 25 N

Pembahasan:

Karena yang mengalami percepatan adalah kereta M, maka kotak yang juga mengalami percepatan yang nilai dan arahnya sama adalah kotak 3 karena terletak secara vertikal tepat di sebelah kanan, serta kotak 2 karena terhubung dengan kotak 3. Percepatan pada kotak satu tidak sama dengan nilai percepatan pada kotak 2 dan 3.

Persamaan Hukum Newton 2 pada kotak 1 secara horizontal dapat ditullis dengan:

$\Sigma F_1 = m_1 \cdot a_1 \newline \newline T = m_1 \cdot a_1$

$T = m_1 \cdot a_1 \longrightarrow$ tidak dapat dihitung.

Persamaan pada kotak 2 secara horizontal dapat ditullis dengan:

$\Sigma F_2 = m_2 \cdot a \newline \newline T_2 - T = m_2 \cdot a \newline \newline T_2 = m_2 \cdot a + T$

Persamaan pada kotak 3 secara vertikal dapat ditullis dengan:

$\Sigma F_3 = m_3 \cdot a$

$m_3 \cdot g - T_2 = m_3 \cdot a \longrightarrow$ disubstitusikan dengan persamaan kotak 2.

$m_3 \cdot g - (m_2 \cdot a + T) = m_3 \cdot a \newline \newline m_3 \cdot g - m_2 \cdot a - T = m_3 \cdot a \newline \newline m_3 \cdot g - T = m_3 \cdot a + m_2 \cdot a \newline \newline m_3 \cdot g - T = (m_3 + m_2)a$

Kita dapat mencari nilai sebesar:

$T = m_3 \cdot g - (m_3 + m_2)a \newline \newline T = (2 \: kg)(10 \: m/s^2) - (2 \: kg + 2 \: kg) 2 \: m/s^2 = 12 \: N$

Jadi, tegangan tali T pada sistem sebesar $12 \: N$