HUKUM NEWTON

Hukum-hukum Newton adalah hukum yang mengatur tentang gerak. Hukum gerak Newton itu sendiri merupakan hukum yang fundamental. Artinya, pertama hukum ini tidak dapat dibuktikan dari prinsip-prinsip lain. Kedua, hukum ini memungkinkan kita agar dapat memahami jenis gerak yang paling umum yang merupakan dasar mekanika klasik.

Hukum gerak Newton adalah tiga hukum yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophi Naturalis PrincipaMathematica, pertama kali ditebitkan pada 05 Juli 1687.

Permasalahan gerak dan penyebabnya telah menarik perhatian para ahli filsafat alam selama berabad-abad. Permasalahan ini mulai menemukan titik terang pada masa Galileo dan Newton.Pada abad ke-17, Galileo menyadari bahwa suatu benda menjadi lebih lambat atau lebih cepat jika sejumlah gaya bekerja pada benda tersebut. Jika gaya yang bekerja pada benda dihilangkan maka benda akan terus bergerak pada garis lurus.

Galileo menyatakan bahwa suatu benda akan mengalami perubahan kelajuan hanya saat benda dikenai suatu gaya. Dia juga berpendapat bahwa suatu benda akan bertambah cepat atau melambat selama gaya yang bekerja pada benda tidak saling meniadakan.Berdasarkan gagasan Galileo tersebut, seorang ilmuwan Inggris, yaitu Sir Isaac Newton menjelaskan tentang gaya dan gerak.Gagasan-gagasan Newton dituangkan melalui ketiga hukumnya dalam buku berjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathemathica atau yang lebih dikenal sebagai Principia.

Ketiga hukum tentang gerak dan gaya yang dikemukakan oleh Newton dikenal sebagai hukum Newton. Hukum I dan II Newton mengikuti gagasan yang dikemukakan oleh Galileo.

Sedangkan hukum III Newton membicarakan mengenai gaya aksi dan reaksi.

HUKUM NEWTON I

1.          Bunyi Hukum I Newton

Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda diam   akan tetap diam dan benda bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan

   Hukun Newton Pertama Sebagai Hukum Kelembaman

Hukum pertama Newton menyatakan bahwa sebuah benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja pada benda itu. Kecenderungan ini digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan diamnya ( malas bergerak ), dan benda yang mula-mula bergerak akan mempertahankan keadaan bergeraknya ( malas berhenti ). Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya ( diam atau bergerak ) inilah yang disebut kelembaman atau inersia ( kemalasan ). Oleh karena itu hukum pertama Newton disebut juga hukum Kelembaman atau Hukum inersia.

Bola menggelinding karena diberi gaya dorong. Namun, bola tetap menggelinding meskipun tangan tidak lagi menyentuh bola.Dengan demikian, bola tetap menggelinding meskipun tidak ada gaya yang bekerja pada bola. Hal ini merupakan contoh dari hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari. 

Jika kita berada di dalam sebuah bus yang sedang berhenti kemudian digas mendadak maka badan kita akan terdorong ke belakang.Hal ini terjadi karena badan kita akan mempertahankan keadaan awalnya, yaitu diam. Bus yang digas mendadak akan bergerak ke depan sehingga badan kita terdorong ke belakang (berlawanan dengan arah gerak bus).

Berdasarkan peristiwa di atas, dapat disimpulkan bahwa ketika gaya luar dihilangkan, setiap benda akan berusaha mempertahankan keadaan awalnya, yaitu diam atau bergerak lurus beraturan.

Jadi, besar percepatan balok tersebut adalah 4 m/s²

 

Sifat benda yang mempertahankan keadaan awalnya disebut kelembaman atau inersia. Sehingga hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman. Kelembaman yang dimiliki suatu benda diam membuatnya sulit digerakkan.Akan tetapi jika benda tersebut bergerak maka kelembamannya akan menyebabkan benda terus bergerak lurus. Untuk melawan kelembaman benda diperlukan suatu gaya tertentu.

Gaya yang diperlukan untuk melawan kelembaman sebanding dengan massa benda, karena semakin besar massa benda tersebut, kelembamannya juga semakin besar.

HUKUM NEWTON II

Hukum I Newton, kita mengetahui bahwa jika resultan gaya sama dengan nol maka suatu benda diam atau bergerak lurus dengan kecepatan tetap (percepatan = 0).

 Hukum II Newton membicarakankeadaanketikagaya-gaya yang bekerjapadabendatidakmenghasilkanresultangaya yang bernilai nol.

Dalam SI, satuan massa adalah kilogram (kg), sedangkan satuan percepatan adalah (m/s²), sehingga satuan gaya adalah kg (m/s²). Satuan gaya sebesar 1kg (m/s²) disebut 1 newton (1 N).

Hukum II Newton berbunyi:

“Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda”.

Sebagai contoh;

2 orang anak sedang mendorong lemari. Resultan gaya yang bekerja pada lemari merupakan penjumlahan dari gaya yang diberikan oleh masing-masing orang.Resultan gaya yang dialami lemari lebih besar daripada gaya yang diberikan oleh masing-masing orang, sehingga lemari lebih mudah digeser.

Jika lemari tersebut hanya didorong oleh salah satu orang dengan gaya yang lebih kecil daripada resultan gaya kedua orang tersebut maka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yang bekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat.

Jika kamu mendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnya sama dengan besar gaya yang digunakan untuk menggeser lemari maka meja tersebut akan bergeser lebih cepat. Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakin kecil massa suatu benda, benda akan lebih cepat bergerak.

Bila gaya lebih dari satu

  

F = m.a 

F = gaya (N)

m = massa benda (kg)

a = percepatan benda (m/s²)

Contoh soal :

1.      Sebuah mobil truck mempunyai massa 5.000 kg. Dari keadaan diam mulai bergerak setelah 12 sekon kecepatan mobil mencapai 6 m/s. Hitunglah gaya yang bekerja pada mobil !

Penyelesaian:

Diketahui   :   m = 5 000 kg

v_o = 0 m/s

v_t = 6  m/s

t   = 12 s

Ditanya :     F  = …… ?

Jawab         :    Mencari percepatan (a)

Mencari gaya (F)

F = m . a

F = 5.000 kg . 0,5 m/s²

F = 2.500 N

Jadi gaya yang bekerja pada mobil adalah 2.500 N

2. Dua buah balok dihubungkan dengan seutas tali ringan di tarik oleh gaya horisontal F = 24 N. g = 10 ms^–2 dan permukaan lantai licin. Besarnya percepatan balok tersebut dengan menggunakan hukum II Newton untuk masing-masing benda adalah …

Pembahasan

Diketahui :

m₁ = 2 kg, m₂ = 4 kg, F = 24 N

Ditanya : Besar percepatan balok (a) ?

Jawab :

Jadi, besar percepatan balok tersebut adalah 4 m/s²

Hukum kedua Newton menetapkan hubungan antara besaran dinamika gaya dan massa dan besaran kinematika percepatan, kecepatan, dan perpindahan. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda  mengubah kecepatannya, artinya dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkan jika gaya itu adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya gaya adalah hasil kali massa benda dan besarnya percepatan yang dihasilkan gaya. Massa adalah sifat intristik sebuah benda mengukur resistensinya terhadap percepatan.

HUKUM NEWTON III

          Hukum III Newton tentang gerak menyatakan bahwa bila suatu benda melakukan gaya pada benda lainnya, maka akan menimbulkan gaya yang besarnya sama dengan arah yang berlawanan. Dengan kata lain, Hukum III Newton ini berbunyi :

Gaya aksi        =  gaya reaksi.

Gaya aksi        =  gaya yang bekerja pada benda.

Gaya reaksi     =  gaya reaksi benda akibat gaya aksi.

          Untuk setiap gaya aksi yang dilakukan, selalu ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan, atau gaya interaksi antara dua buah benda selalu sama besar tetapi berlawanan arah. Harus selalu diingat bahwa pasangan gaya yang dimaksudkan dalam Hukum III Newton ini bekerja pada dua benda yang berbeda. Gaya mana yang merupakan gaya reaksi pada dasarnya tidak dapat ditentukan. Namun demikian, biasanya dalam soal fisika disebutkan bahwa gaya aksi adalah gaya yang kita lakukan, meskipun sebenarnya bisa dipertukarkan.

          Hukum ketiga menyatakan bahwa tidak ada gaya timbul di alam semesta ini, tanpa keberadaan gaya lain yang sama dan berlawanan dengan gaya itu. Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah benda ( aksi ) maka benda itu akan mengerjakan gaya yang sama besar namun berlawanan arah ( reaksi ). Dengan kata lain gaya selalu muncul berpasangan. Tidak pernah ada gaya yang muncul sendirian.

Menurut Newton "apabila sebuah benda diberi gaya maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama sebagai balasan dimana gaya balasan tersebut sama besar dengan gaya yang diterima tetapi arahnya berlawanan". Hukum III Newton juga disebut hukum aksi reaksi.

Mengapa kaki terasa sakit saat menendang tembok ?. hal ini disebabkan saat kita memberikan gaya (menendang) tembok maka tembok juga akan membalas dengan gaya yang besarnya sama kepada kaki kita. Gaya yang kita berikan pada tembok saat menendang tembok disebut gaya aksi, gaya aksi ini arahnya menuju tembok. Sedangkan gaya yang tembok berikan disebut gaya reaksi, gaya reaksi arahnya menjauhi tembok.

Rumus Hukum III Newton

Hukum III Newton dapat dituliskan

F aksi = - F reaksi

Ingat gaya merupakan besaran vektoryang mempunyai nilai dan arah, tanda negatif menunjukkan arah gaya reaksi berlawanan dengan gaya aksi. Adapun syarat berlakunya hukum II Newton atau hukum aksi reaksikedua gaya sama besar, kedua gaya arahnya berlawanan, bekerja pada dua benda yang berbeda. Gaya yang bekerja pada aksi reaksi disebut gaya sentuh. 

Hukum III Newton juga berlaku pada gaya tak sentuh, seperti pada gaya gravitasi bumi. Gaya gravitasi bumi menyebabkan benda-benda dapat jatuh ke bumi.