HUKUM-HUKUM NEWTON

HUKUM-HUKUM NEWTON

Dalam bab ini kamu akan menemukan istilah-istilah penting : hukum Newton I, hukum Newton II, hukum Newton III,, inersia ( kelembaman ), resultan gaya, gaya aksi-reaksi,  kecepatan, percepatan,

Materi :

A.       Hukum I Newton

B.       Hukum II Newton

C.       Hukum III Newton

HUKUM I NEWTON

Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam tetap diam ( mempertahan keadaan diamnya ) dan benda yang mula-mula bergerak terus bergerak  dengan kelajuan tetap ( mempertahankan keadaan geraknya ).

	ΣF = 0 ,  Jika benda diam atau jika benda bergerak dengan kelajuan tetap

 

 Berikut ditunjukkan benda-benda yang resultannya sama dengan nol :

a.       Benda dalam kedaan diam, tidak ada gaya yang bekerja ( ∑F = 0 )

b.      Pada benda bekerja gaya-gaya yang seimbang (∑F = 0 )

c.       Pada benda bekerja gaya-gaya mendatar dan vertikal yang seimbang (∑F = 0 )

 

   Gambar: Benda-benda yang resultannya sama dengan nol

Contoh sifat kelembaman benda adalah :

a.   Benda yang mula-mula bergerak akan mempertahankan geraknya :

·      Ketika kamu berdiri di dalam bus yang sedang berjalan, kamu akan terasa terdorong ke depan ketika bus mengerem dengan tiba-tiba.

·      Ketika kamu duduk di dalam mobil, kamu akan terdorong ke depan jika mobil direm mendadak atau kecelakan. Untuk itu bagi pengendara kendaraan beroda empat dianjurkan memakai sabuk pengaman.  Hal ini bertujuan untuk menghindari kecelakaan jika kendaraan direm mendadak atau menghindari benturan dengan dasbot dan kaca mobil.

·      Mengapa ketika kita naik pesawat terbang, kita hampir tidak merasakan jika pesawat terbang sedang bergerak ?

Hal tersebut terjadi karena resultan gaya sama dengan nol(∑F = 0), pesawat sudah dalam keadaan bergerak akan mempertahankan geraknya dengan melakukan gerak dengan kecepatan tetap(gerak lurus beraturan). Sensasi dari gerak dengan kecepatan tetap, kita di dalam pesawat merasa seolah-olah pesawat tidak bergerak, sehingga kita merasa nyaman.

a.       Benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan diamnya :

·      Tukang sulap bisa memperagakan dengan menarik taplak meja tanpa memecahkan barang-barang yang ada di atas taplak tersebut.

·      Ketika kamu menggonceng motor, sesaat motor akan berjalan seolah-olah kamu terdorong ke belakang. Hal ini karena kamu mempertahankan keadaan diamnya, sehingga kamu terdorong ke belakang. Untuk itu jangan lupa pegangan jika kamu menggonceng motor.

 

 

Hukum II Newton

Pada pembahasan hukum I Newton yang lalu, yaitu jika resultan gaya sama dengan nol, maka benda yang mula-mula bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap. Ini berarti tidak ada percepatan ( percepatan = 0).

Percepatan adalah penambahan kecepatan setiap satuan  waktu. Percepatan lambangnya : a dan satuannya  adalah : m/s²

kecepatan           m/s a =                      =                          waktu                              s

Diperoleh dari rumus   :

 

Bagaimana jika pada benda bekerja gaya atau beberapa gaya  yang  resultannya tidak sama dengan nol ? Perhatikan berikut !

a.             Hubungan antara percepatan dengan resultan gaya :

·           Doronglah sebuah meja agak besar sendiri dengan pelan, kemudian doronglah dengan kuat ! Ternyata meja bergerak semakin cepat bukan ?  Misalnya jika didorong dengan kuat, meja memiliki percepatan a = 2 m/s²  (  dengan satu gaya ) 1 F, a =2 m/s²

·           Sekarang mintalah temanmu untuk membantu untuk mendorong meja tersebut, apa yang terjadi ? Ternyata meja akan terdorong lebih cepat bukan ? Hal ini dapat dikatakan bahwa percepatan ( a ) meja makin besar, misalnya jika didorong dengan satu orang a = 2 m/s² , jika didorong dengan dua orang a = 4 m/s² (  dengan dua  gaya ) 2F, a ⁼ 4 m/s²  

·           Kesimpulan : makin besar gaya makin besar percepatan. Jadi dapat disimpulkan bahwa percepatan. sebanding dengan gaya yang bekerja.

b.             Hubungan antara percepatan dengan massa benda :

·      Doronglah sebuah meja, maka meja akan bergerak. Sehingga meja memiliki percepatan. Misalnya percepatan meja  a = 2 m/s²⁽1m, a= 2m/s²⁾

·      Sekarang tambahkan 1 meja lagi ditumpuk di atas meja yang kamu dorong tadi !Apa yang terjadi ? pasti meja akan bergerak lebih lambat bukan ?

2m, a=1m/s²

Dalam hal tersebut, berarti kamu menambahkan besar massa tetapi gaya tetap karena dua meja ini pun kamu dorong sendiri. Ternyata jika massa benda diperbesar, misalnya benda yang kamu dorong menjadi 2 kali semula? Benda akan bergerak makin lambat sehingga percepatannya berkurang menjadi ½ kali semula. Hal ini dapat disimpulkan : makin besar massa, makin kecil percepatan. Atau :

Kesimpulan : percepatan berbading terbalik dengan massa benda.   

       

Apabila hubungan antara percepatan dengan resultan gaya dan hubungan antara percepatan dengan massa benda digabung, maka didapat yang  dikenal dengan hukum II Newton. Yaitu :

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

Secara matematis dapat ditulis :

a = Ʃ F    atau     Ʃ F = m . a          m

Keterangan :

 F   : gaya, satuan : N

 m  : massa, satuan : kg

 a   : percepatan, satua : m/s²

1 N = 1 kg m/s2 atau 1 m/s2 = 1 N/kg

Sehingga

Dari persamaan ini diperoleh satuan percepatan ( a ) adalah N/kg atau m/s², berdasarkan hubungan satuan percepatan tersebut dapat diperoleh definisi tentang 1 newton :

                    Satu newton ( 1 N ) adalah besarnya gaya yang menghasilkan percepatan 1 m/s² ketika gaya ini diberikan pada benda 1 kg.

 

Contoh hukum II Newton sehari-hari :

a.       Jika dua mobil misalnya mobil bus dan mobil bajai didorong oleh dua orang, ternyata gerakan mobil bajai lebih cepat dibandingkan dengan mobil bus. Ini berarti percepatan mobil bajai lebih besar daripada mobil bus. Hal ini disebabkan karena massa bus lebih besar daripada massa bajai, sehingga percepatan yang dialami bajai lebih besar daripada percepatan bus. Ini menunjukkan bahwa massa berbanding terbalik dengan percepatan.

b.       Tendangan bola pemuda berumur 25 tahun lebih kencang daripada tendangan bola anak berumur 10 tahun. Ini menunjukkan bahwa percepatan bola yang ditimbulkan pemuda lebih besar daripada anak berumur 10 tahun.

Hukum III Newton

-          Apakah kaki kamu pernah tersandung batu? Mengapa kaki Anda terasa sakit ketika kesandung ? Ketika kaki tersandung batu, karena kaki memberi gaya aksi dan sebagai reaksi batu juga memberi gaya sehingga kaki terasa sakit.

-          Mengapa kamu akan jatuh jika berdiri dengan satu kaki dengan posisi badan miring ? Mengapa Anda tidak jatuh jika tangan Anda berpegangan pada tembok ?Ketika kamu berdiri dengan satu kaki dengan posisi badan miring orang akan jatuh. Tetapi setelah tangan berpengan pada tembok orang tidak jatuh. karena tangan memberi gaya aksi ke tembok sebaliknya tembok memberi gaya reaksi ke tanganmu.

-           

Hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

Ketika jari kaki kamu kesandung batu, berarti kamu memberi gaya aksi kepada batu, dan sebagai balasannya batu memberi gaya reaksi ke kaki kamu sehingga kaki terasa sakit. Begitu pula ketika tangan kamu berpegangan pada tembok, kamu tidak jatuh karena tangan memberi gaya aksi ke tembok sebaliknya tembok memberi gaya reaksi ke tanganmu. Untuk memberi nama gaya aksi dan gaya reaksi tersebut  kamu bebas menamakannya,.misalnya ketika kaki kesandung batu, kaki memberi gaya reaksi dan batu memberi gaya aksi,  boleh saja. Kedua gaya itu terjadi bersamaan dan arahnya berlawanan. Oleh karena itu besar gaya aksi = gaya reaksi

Kesimpulan ini dikenal dengan hukum III Newton. Yaitu :

Jika A mengerjakan gaya pada B, maka B akan mengerjakan gaya reaksi pada A.yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

      Secara matematis dinyatakan : 

Faksi = Freaksi

gaya aksi  = gaya reaksi

           

                                                                                    Atau

           

   Dari penjelasan tersebut, dapat disimpulkan juga bahwa di alam semesta ini tidak ada gaya tunggal. Setiap ada gaya pasti berpasangan. Setiap ada aksi pasti ada reaksi.

        Contoh hukum III Newton sehari-hari :

      

1.          Pemain ski bergantung pada hukum III Newton, agar ia dapat bergerak. Dorongan tongkat ski ke arah belakang mengahsilkan gaya reaksi yang sama dan berlawanan arah yang meluncurkan tubuhnya ke depan.

2.          Benda dijatuhkan akan mendapat gaya tarik bumi sebesar w = mg. Sebagai reaksinya benda akan menarik bumi dengan gaya sebesar W_R = W ( arahnya berlawanan). Namun karena massa bumi sangat besar, maka bumi bergerak sangat lambat ( bumi seolah tidak bergeming benda jatuh ke bumi, bumi

       memberi gaya aksi ke benda, sebagai reaksi  benda menarik bumi ke benda.

3.          buku diletakkan di atas lantai. Buku memberi gaya aksi sebesar beratnya W, buku tidak masuk ke dalam lantai karena lantai memberikan gaya reaksi yang sama besar dengan gaya berat W. Gaya reaksi ini disebut gaya normal ( N ) yang arahnya tegak lurus dengan permukaan lantai ke atas.

4.          Ketika kita berjalan kaki di atas lantai, telapak kaki mendorong lantai ke belakang sebagai aksi dan sebagai reaksi lantai mendorong kaki ke depan.

5.          Ketika kamu berenang, kaki mendorong air ke depan sebagai aksi dan  sebagai reaksi air mendorong kaki ke depan.

6.          Atlit yang sedang start lari, papan start mendorong air ke belakang sebagai aksi dan sebagai reaksi air mendorong kaki ke depan.

7.          Amir memukul tembok. Amir memberi gaya aksi kepada tembok, sebagai akibatnya tembok memberi gaya reaksi pada tangan Amir sehinggga tangan Amir sakit.

Perbedaan gaya aksi-reaksi dengan keseimbangan :

·          Gaya aksi dan gaya reaksi tidak akan saling meniadakan, karena gaya aksi dan gaya reaksi tidak pernah bekerja pada satu benda. Dengan kata lain gaya aksi dan gaya reaksi tidak pernah membentuk keseimbangan.

·          Keseimbangan terjadi antara lain jika dua gaya atau sama besar dan berlawanan arah bekerja pada satu benda ( bukan pada dua benda ).

Untuk memahami hukum III Newton ( gaya aksi dan gaya reaksi ), Coba Anda perhatikan peristiwa berikut !

           

 

      Contoh keseimbangan sehari-hari :

a.       Permainan jungkat-jungkit .Jungkat-jungkit adalah sebuah batang logam/kayu yang ditumpu bagian tengahnya.

        Contoh :Seorang anak yang besar harus duduk lebih dekat dengan titik tumpu agar seimbang,  anak yang agak kecil harus duduk agak jauh dari titik tumpu.

b.       Kesimbangan pada papan

Kesimbangan pada papan adalah papan yang ditumpu pada pada titik tengahnya dan diberi beban pada kedua sisi yang berlawanan .