Hukum Newton, ciptaan ilmuwan terkemuka Sir Isaac Newton, bukanlah hal asing. Mulai dari bangku SMP, kita telah mendalami kajian ini.
Hukum gerak benda tidak hanya teori fisika; ia meresap ke dalam kehidupan sehari-hari kita.
Menguasai hukum ini penting, tidak hanya untuk soal fisika, tapi juga untuk memahami dan menerapkan prinsip-prinsipnya dalam konteks kehidupan sehari-hari.
Inilah panduan komprehensif tentang hukum ini, mencakup pengertian, bunyi, rumus, contoh kasus, dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
Pengertian Hukum Newton
Penting untuk diketahui bahwa hukum Newton, tiga aspek terkait gerak dan gaya, terbentuk dari penemuan Sir Isaac Newton, fisikawan terkemuka.
Setiap hukum memiliki aplikasi praktis dalam perhitungan gaya dalam kehidupan sehari-hari.
Newton, sebagai hukum dasar dinamika, menggambarkan interaksi antara gaya dan gerak pada suatu objek.
Dengan merumuskan hukum Newton 1, 2, dan 3, ilmuwan ini memberikan landasan kuat bagi pemahaman dinamika benda.
Maka, istilah “Newton” pun dihormati sebagai satuan gaya, mengapresiasi kontribusi Newton dalam memahami dasar-dasar alam semesta.
Untuk pemahaman lebih mendalam, mari kita telaah definisi masing-masing hukum Newton.
1. Hukum Newton 1
Hukum Newton pertama menyatakan bahwa jika resultan gaya pada benda adalah nol, benda diam akan tetap diam, dan benda yang bergerak lurus beraturan akan terus bergerak lurus beraturan.
Hukum ini mengungkapkan bahwa percepatan benda sebanding dengan gaya yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massa.
Dikenal sebagai hukum kelembaman, benda cenderung mempertahankan keadaannya dengan kelembaman atau kadar inersia yang konsisten.
Hukum ini melibatkan momen inersia, termasuk momen inersia linear, massa, dan momen inersia polar, yang beragam bentuknya.
Tegangan-tegangannya bervariasi sesuai dengan jenis bahan, seperti tegangan lengkung dan puntir, dengan perhitungan bergantung pada momen inersia.
2. Hukum Newton 2
Hukum Newton kedua berkaitan dengan kondisi benda dalam gerak, mempertimbangkan massa dan gaya yang mempengaruhinya.
Percepatan benda sebanding dengan gaya total, invers proporsional dengan massanya, dan searah dengan gaya.
Gaya yang sejalan dengan gerak meningkatkan kecepatan, sementara gaya bertolak belakang memperlambat, menciptakan perubahan kecepatan dan laju.
Hukum ini menegaskan bahwa benda bergerak memiliki percepatan jika resultan gaya tidak nol.
3. Hukum Newton 3
Hukum Newton ketiga mengungkapkan konsep gaya aksi dan reaksi, di mana setiap tindakan menyebabkan reaksi sebanding.
Ketika suatu objek memberikan gaya pada objek lain, reaksi yang timbul memiliki besaran yang sama, tetapi arahnya berlawanan.
Lebih dari sekadar interaksi fisik, hukum ini menggambarkan dinamika sebab-akibat, di mana setiap tindakan memicu respons sebanding, menciptakan saling ketergantungan gaya antara objek yang berinteraksi.
Bunyi
Berikut adalah bunyi masing-masing hukum Newton yang perlu kamu ketahui.
1. Bunyi Hukum Newton 1
“Jika total gaya pada benda tanpa perubahan komposisi adalah nol, benda diam tetap diam. Begitu pula benda yang awalnya bergerak lurus dengan kecepatan konstan akan terus bergerak lurus dengan kecepatan yang sama.”
2. Bunyi Hukum Newton 2
“Percepatan benda terjadi sesuai dengan jumlah gaya yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massa benda, ketika terjadi perubahan kecepatan pada benda.”
3. Bunyi Hukum Newton 3
“Setiap tindakan akan menghasilkan reaksi. Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda lain, benda yang menerima gaya akan memberikan gaya balik sebesar gaya yang diterima, tetapi arahnya berlawanan.”
Rumus
Berikut adalah rumus masing-masing hukum Newton yang bisa kamu gunakan.
1. Rumus Hukum Newton 1
Ini adalah persamaan untuk hukum Newton 1, atau yang juga disebut sebagai hukum kelembaman: ∑F = 0 atau Resultan Gaya (kg m/s2)
2. Rumus Hukum Newton 2
Ini adalah rumus untuk hukum Newton 2: F = m.a,
Penjelasan: Gaya (N) diwakili oleh F, massa benda (kg) disimbolkan sebagai m, dan percepatan (m/s2) dilambangkan dengan a.
3. Rumus Hukum Newton 3
Hukum Newton 3 diungkapkan dalam rumus F aksi = F reaksi.
Dikarenakan variasi bentuk aksi dan reaksi, hukum ini dijelaskan melalui tiga rumus khusus:
- Rumus Gaya Gesek:
Fg = u x N
Keterangan: Fg adalah gaya gesek (N), u adalah koefisien gesekan, dan N adalah gaya normal (N). - Rumus Gaya Berat:
w = m x g
Keterangan: w adalah gaya berat (N), m adalah massa benda (kg), dan g adalah gravitasi Bumi (m/s²). - Rumus Berat Jenis:
s = p x g
Keterangan: s adalah berat jenis (N/m³), p adalah massa jenis (kg/m³), dan g adalah berat benda (N).
Contoh Penerapan
Sebagai cabang ilmu, hukum ini meresap dalam aspek sehari-hari. Telusuri penerapannya melalui ilustrasi kasus, termasuk hukum Newton 1, 2, dan 3.
1. Contoh Penerapan Hukum Newton 1
Contoh penerapan hukum Newton 1: Saat mobil bergerak cepat dan direm, penumpang terdorong ke depan; sebaliknya, saat mobil berjalan pelan dan digas mendadak, penumpang terdorong ke belakang.
Newton 1 juga terlihat saat koin tetap di tempat ketika kain ditarik cepat. Para astronot membuktikan hukum ini di luar angkasa, di mana objek bergerak lurus tanpa hambatan gesek karena tidak ada gravitasi.
2. Contoh Penerapan Hukum Newton 2
Contoh penerapan hukum Newton 2 terlihat saat melempar batu ke atas.
Awalnya, batu bergerak naik dengan kecepatan tetap, kemudian melambat dan berhenti akibat gaya gravitasi. Saat turun, kecepatannya dipengaruhi massa dan gaya gravitasi.
Contoh lainnya, tarik mobil mainan ke belakang, mobil mulai bergerak.
Semakin kuat tarikannya, mobil bergerak lebih cepat, sesuai dengan hukum ini yang menyatakan bahwa gaya dan percepatan berbanding lurus.
Jika beban ditambah, gerak mobil melambat, menunjukkan bahwa massa mempengaruhi kecepatan menurut hukum Newton.
3. Contoh Penerapan Hukum Newton 3
Contoh penerapan hukum Newton 3 dapat dilihat saat memukul paku dengan palu. Palu memberi gaya aksi, dan paku menghasilkan gaya reaksi dari pemukulan.
Demikian pula, dalam mendayung perahu, gaya aksi dari dayung menghasilkan gaya reaksi yang mendorong perahu bergerak ke arah berlawanan.
Unsur-Unsur
Dalam aplikasinya, prinsip ini merangkum pengetahuan fisika yang lebih luas, membentuk landasan teori inovatif dengan menyusun persamaan khusus.
Berikut elemen-elemen kunci dari hukum ini yang penting untuk dipahami:
1. Gaya
Gaya mewakili tarikan atau dorongan antar benda. Dalam MKS, diukur dalam Newton (N), dan dalam cgs, diukur dalam dyne.
Menggunakan neraca pegas, gaya dapat dihitung langsung, ditunjukkan oleh jarum penunjuk.
Gaya dibagi menjadi dua jenis, yaitu sentuh dan tak sentuh. Gaya sentuh, seperti gaya otot dan gesek, bekerja melalui sentuhan.
Sementara gaya tak sentuh, seperti gravitasi dan gaya listrik, beroperasi tanpa sentuhan langsung pada benda.
Berikut adalah varian-varian gaya yang perlu dipahami sehubungan dengan prinsip-prinsip hukum Newton:
- Berat Benda (w)
Berat merupakan ekspresi gaya gravitasi terhadap suatu objek, dihitung dengan rumus w = m.g. Dimana, m adalah massa benda, dan g adalah percepatan gravitasi bumi (dengan nilai 10 m/s²).
Rumus ini menggambarkan pengaruh massa terhadap gaya gravitasi pada objek tersebut.
- Gaya Normal
Gaya normal, gaya sentuhan pada sentuhan dua benda, bekerja tegak lurus pada bidang sentuh tertentu. Ini adalah interaksi kontak yang memengaruhi arah tegak lurus pada permukaan sentuhan.
- Gaya Gesek (f)
Gaya gesek merupakan kekuatan yang bertentangan dengan pergerakan suatu objek. Terdapat dua jenis utama: gaya gesek kinetis saat benda bergerak, dan gaya gesek statis saat benda diam.
Dalam konteks praktis, gesekan dapat merugikan seperti dalam mesin aus atau memperlambat laju mobil.
Namun, ada juga gesekan yang menguntungkan, misalnya, mencegah terpelesetnya orang saat berjalan atau mencegah slip ban motor.
- Tegangan Tali (t)
Gaya tegang pada ujung-ujung tali menciptakan tegangan, di mana kedua ujungnya mengalami gaya yang sebanding, dengan asumsi bahwa beratnya diabaikan.
2. Kelajuan dan Kecepatan
Dalam ilmu fisika, kelajuan dan kecepatan memiliki perbedaan mendasar.
Kelajuan adalah seberapa cepat benda bergerak secara skalar terhadap waktu, sedangkan kecepatan melibatkan perubahan posisi dengan nilai vektor dan arah.
Memahami perbedaan ini penting; kelajuan adalah jarak dibagi waktu, sementara kecepatan adalah perpindahan dibagi waktu.
Dalam hukum Newton, keduanya penting karena berhubungan dengan gerakan benda yang memiliki kelajuan atau percepatan.
3. Massa dan Berat
Massa adalah properti inherent dari suatu objek, mengukur sejauh mana benda tersebut menunjukkan kelembaman atau jumlah materinya.
Di sisi lain, berat merupakan gaya gravitasi yang bertindak pada objek tertentu untuk menghasilkan gerakan.
Sebagai contoh, jika sebuah batu dibawa ke bulan, tetap memiliki dimensi yang sama, namun beratnya — yaitu gaya gravitasi yang mempengaruhi batu — berkurang karena kurangnya gravitasi di bulan.
Hubungan antara massa dan berat dapat dijelaskan melalui benda yang jatuh bebas ke bumi, hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Ini dikenal sebagai berat (W) dari benda.
Oleh karena itu, rumus F = m a dapat diinterpretasikan sebagai F = W, dengan a = g dan m; yang menghasilkan W = mg. Dengan gravitasi bumi g = 10 m/s^2, maka berat 1 kg benda adalah 10 N di bumi.
Dapatkan berita terbaru! Ikuti kami di Google News dan dapatkan kabar terupdate langsung di genggaman.