Hukum Newton adalah hukum yang
menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang
disebabkannya. Hukum gerak ini merupakan pondasi mekanika klasik yang
dijabarkan dalam tiga Hukum Fisika.
Sesuai dengan namanya, Hukum Newton
dikemukaan oleh seorang ahli fisika, matematika, dan filsafat dari Inggris yang
bernama Sir Isaac Newton (1643 – 1722). Ia menemukan hukum gravitasi, hukum
gerak, kalkulus, teleskop pantul, dan spektrum.
Potret Sir Isaac
Newton
[Sumber: biography.com]
Agar kamu memahami materi Hukum Gerak Newton dengan baik, kamu harus memahami
terlebih dahulu: Gerak Lurus
Coba kalian dorong sebuah benda di rumah yang menurut kalian berat, Apa yang kalian rasakan? Jika kalian mendorongnya, mungkin akan terasa berat. Akan tetapi, jika teman-teman kalian membantu untuk mendorong benda tersebut, mungkin akan terasa lebih ringan. Mengapa hal ini bisa terjadi?
Semakin besar gaya yang diberikan maka semakin mudah kalian mendorongnya. Semua yang kalian lakukan tersebut terjadi karena terdapat gaya yang bekerja pada benda. Teori mengenai dinamika gerak ini diterangkan oleh seorang ilmuwan Fisika yang bernama Isaac Newton.
Dalam materi kali ini, kalian akan disuguhkan beberapa contoh soal dan pembahasan tentang tiga Hukum Newton secara berurutan. Hukum pertama, memperkenalkan konsep kelembaman yang telah diusulkan sebelumnya oleh Galileo. Hukum kedua, menghubungkan percepatan dengan penyebab percepatan, yakni gaya. Hukum ketiga, merupakan hukum mengenai aksi-reaksi.
Newton menuliskan ketiga hukum geraknya dalam sebuah buku yang terpenting sepanjang sejarah, yakni Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, yang dikenal sebagai principia. Agar materi ketiga Hukum Newton lebih ringkas, berikut ini ringkasannya dalam bentuk tabel.
Perihal | Hukum I Newton | Hukum II Newton | Hukum III Newton |
Bunyi | Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan terus bergerak lurus beraturan (GLB). | Jika satu gaya atau lebih bekerja pada suatu benda, maka percepatan yang dihasilkan berbanding lurus dan searah dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. | Jika suatu gaya (aksi) diberikan pada suatu benda , maka benda tersebut akan memberikan gaya (reaksi) yang sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang diberikan. |
Rumus | ΣF = 0
Ket : F = Gaya Newton | ΣF = m . a
Ket : F = Gaya Newton m = Massa a = Percepatan | Faksi = − Freaksi |
Aplikasi | Ketika sedang naik mobil atau kendaraan lainnya. Jika mobil yang semula diam, kemudian secara tiba-tiba mobil bergerak, badan kalian akan terdorong ke belakang. Akan tetapi, jika semula mobil melaju kencang kemudian direm mendadak, maka badan kalian akan terdorong ke depan. | Batu yang memiliki massa berbeda jika di tarik tentunya akan terasa ringan menarik batu yang massanya lebih kecil. Sedangkan pada batu yang massa lebih besar, membutuhkan gaya yang lebih besar untuk bisa menggerakkannya. | Ketika kita menginjakkan kaki ke tanah, berarti kita memberikan sebuah gaya dorong terhadap tanah tersebut. Gaya yang kaki kita berikan kepada tanah ini merupakan gaya aksi. Kemudian sebagai respon dari gaya aksi yang kita berikan, maka tanah memberikan gaya dorong ke kaki kita yang membuat kaki bisa terangkat. Gaya dorong yang diberikan tanah ini adalah gaya reaksi. Proses ini berlangsung secara terus menerus sehingga membuat kita dapat berjalan di atas tanah.
|
Contoh Soal Hukum 1 Newton dan Pembahasannya
1. Sebuah balok bermassa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam maka berapakah tegangan talinya?
Penyelesaian:
Gaya-gaya yang bekerja pada balok seperti gambar di bawah ini, karena balok diam, maka berlaku hukum I Newton yaitu sebagai berikut.
ΣF = 0
T – w = 0
T – 50 = 0
T = 50 N
Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut adalah 50 Newton.
Contoh Soal Hukum 2 Newton dan Pembahasannya
1. Sebuah truk dapat menghasilkan gaya sebesar 7000 N. Jika truk tersebut dapat bergerak dengan percepatan 3,5 m/s2, maka tentukan massa truk tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
ΣF = 7000 N
a = 3,5 m/s2
Ditanyakan: m = …?
Jawab:
m = 2000 kg = 2 ton
Jadi, massa truk tersebut adalah 2 ton.
2. Balok A bermassa 4 kg diletakkan di atas balok B yang bermassa 6 kg. Kemudian balok B ditarik dengan gaya F di atas lantai mendatar licin sehingga gabungan balok itu mengalami percepatan 1,8 m/s2. Jika tiba-tiba balok A terjatuh maka berapakah percepatan yang dialami oleh balok B saja?
Penyelesaian:
Diketahui:
mA = 4 kg
mB = 6 kg
a1 = 1,8 m/s2
Ditanyakan: a2 = …?
Jawab:
Keadaan balok pertama (tergantung) dan kedua (A jatuh) dapat di gambarkan seperti pada gambar di bawah ini.
Pada kedua kejadian berlaku hukum II Newton sebagai berikut.
F = m.a
F = (mA + mB).a1
F = (4 + 6).1,8
F = 18 N
Gaya F juga bekerja pada keadaan kedua sehingga diperoleh:
F = mB . a2
18 = 6 . a2
a2 = 18/6
Berarti a2 = 3 m/s2
Soal Latihan
1. Mobil-mobilan bermassa 2 Kg diam diatas lantai licin, kemudian diberi gaya tertentu dan bergerak dengan percepatan 10 m/s2. Berapakah gaya yang diberikan pada mobil-mobilan?
2. Sebuah Meja di dorong dengan gaya sebesar 20 N dengan percepatan 5 m/s2 . Berapakah besar massa meja tersebut?
3. Balok bermassa 15 kg diberi gaya sebesar 45 N. Berapakah besar percepatannya?
Komentar
Posting Komentar