Bunyi Hukum Newton (1, 2, 3), Banyak sekali materi menarik yang bisa diperoleh ketika mempelajari fisika, oleh karena itu mata pelajaran ini menjadi salah satu yang difavoritkan oleh banyak orang. Dalam dunia fisika terdapat banyak juga rumus-rumus untuk memecahkan sebuah persoalan. Salah satu materi yang menarik dalam dunia fisika adalah hubungan antara suatu gaya.
Dalam fisika materi mengenai hubungan antara suatu gaya ini bisa juga disebut dengan hukum newton. Pengertian dari hukum newton adalah suatu hukum yang terdapat dalam dunia fisika yang menggambarkan mengenai hubungan antara suatu gaya yang bergerak dikarenakan oleh adanya sebab. Hukum newton menjadi pondasi dalam mekanika klasik pada hukum fisika, yang terbagi menjadi tiga jenis hukum.
Bunyi Hukum Newton 1
Hukum newton dikemukakan oleh seorang fisikawan yang memiliki nama lengkap Potret Sir Isaac Newton. Dia adalah seorang fisikawan asal Eropa yang juga menemukan hukum gravitasi, hukum gerak, spektrun, kalkulus, dan teleskop pantul.
Bunyi dari hukum newton 1 adalah: 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.
Penjelasan dari bunyi hukum newton 1 tersebut adalah suatu benda akan berusaha mempertahankan keadaannya atau posisi awal yang dimiliki oleh benda tersebut. Dengan kata lain, benda yang pada awalnya diam maka akan berusaha tetap diam seperti pada awalnya, begitu pun dengan benda yang awalnya bergerak maka selanjutnya benda itu akan terus berusaha untuk tetap bergerak.
Terlepas dari bunyi hukum newton 1 ini, benda yang akan kita dorong akan berhenti sendiri tak lama setelah didorong, padahal benda itu sudah dilepaskan serta tidak ada orang lain lagi yang memberikan gaya untuk menghentikannya, rupanya di bumi ini benda yang bergerak akan selalu dipengaruhi oleh gaya yang disebut dengan gaya gravitasi bumi.
Selain itu, gaya yang ditimbulkan oleh bidang yang tidak memiliki kelicinan atau gaya gesek maka akan mengurangi gaya yang terdapat pada benda bergerak pada bidang kasar, hal ini menyebabkan benda yang kita dorong akan berhenti dengan sendirinya. Hukum newton 1 ini juga disebut sebagai hukum inersia atau hukum kelembaman karena adanya kecenderungan dalam mempertahankan posisi semula yang dialami oleh suatu benda tertentu.
Bunyi Hukum Newton 2
Hukum newton ditemukan oleh Sir Isaac Newton, kita bisa membayangkan betapa cerdas dan pintarnya seorang Sir Isaac Newton yang telah menentukan perhitungan atau rumus gaya pada suatu benda yang bergerak jauh sebelum zaman sudah canggih dan modern seperti saat ini. Padahal, orang-orang zaman sekarang sudah didukung dengan kemajuan teknologi serta peralatan yang canggih.
Namun, tetap saja kecerdasan Sir Isaac Newton dalam merumuskan hukum newton belum tertandingi hingga saat ini. Hukum-hukum newton ini merupakan hukum yang mengatur mengenai gerak, hukum gerak newton ini merupakan hukum yang fundamental, artinya adalah yang pertama hukum ini tidak dapat dibuktikan dengan prinsip-prinsip yang lainnya.
Lalu yang kedua yaitu hukum newton ini memungkinkan kita supaya dapat memahami jenis gerak yang paling umum, yang juga merupakan dasar mekanika klasik. Hukum newton terbagi menjadi tiga.
Bunyi hukum newton yang kedua yaitu: “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya, serta berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya”.
Berdasarkan bunyi hukum newton 2 di atas, maka dapat dipahami suatu gaya benda akan semakin bertambah besar apabila diberikan dorongan daya yang searah dengan laju arah gaya benda itu. Akan tetapi jika diberikan gaya tolak atau berlawanan arah dari gaya benda itu, maka akan memperkecil ataupun menghambat dari laju gaya benda itu.
Bunyi Hukum Newton 3
Hukum newton 3 berisi tentang gerak yang menyatakan jika suatu benda melakukan gaya pada benda lainnya, maka akan timbul gaya yang besarnya sama dengan arah yan berlawanan. Atau lebih simpelnya gaya newton 3 bisa digambarkan seperti berikut:
Gaya aksi = gaya reaksi
Gaya aksi = gaya yang bekerja pada suatu benda
Gaya aksi = gaya reaksi benda yang timbul dari akibat gaya aksi
Lebih jelasnya bunyi dari hukum newton3 adalah: “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, akan tetapi arahnya berlawanan”.
Rumus Hukum Newton
Hukum newton memiliki rumus tersendiri, masing-masing hukum memiliki rumus yang berbeda. Berikut penjelasan dari rumus hukum newton:
- Rumus hukum newton 1
Pada hukum newton 1 benda yang diam akan tetap diam, serta benda yang bergerak akan terus bergerak. Rumus dari hukum newton 1 adalah ∑F = 0, atau lebih mudahnya adalah resultan gaya (Kg m/s2).
- Rumus hukum newton 2
Pada hukum newton 2 terdapat keterkaitan antara percepatan serta gaya, atau percepatan dengan massa benda, sehingga gaya yang ada akan berbanding lurus dengan percepatan yang dipengaruhi massa benda itu. Rumus dari hukum newton 2 yakni:
F = m a
Keterangan:
F = gaya (N)
m = massa benda (Kg)
a = percepatan (m/s2)
Hukum newton ini merupakan hubungan diantara besaran dinamika gaya serta massa dan besaran kinematika percepatan, kecepatan, serta perpindahan. Gaya merupakan suatu pengaruh pada sebuah benda yang mampu menyebabkan benda mengubah kecepatan, yang artinya dipercepat.
Sementara itu arah gaya merupakan arah percepatan yang disebabkan jika gaya tersebut merupakan satu-satunya gaya yang bekerja pada benda itu. Besarnya gaya gaya merupakan hasil kali dari massa benda dan besarnya percepatan yang dihasilkan oleh gaya. Massa merupakan sifat intrinsik dari sebuah benda mengukur resistensinya terhadap percepatan.
- Rumus hukum newton 3
Pada hukum newton 3, menyatakan jika tidak ada gaya yang timbul di alam semesta ini tanpa adanya keberadaan gaya lain yang sama maupun berlawanan dengan gaya tersebut. Apabila sebuah gaya bekerja pada sebuah benda atau aksi, maka benda tersebut akan mengerjakan gaya yang sama besar, akan tetapi berlawanan arah atau reaksi. Gaya selalu muncul berpasangan, tidak ada gaya yang muncul sendirian, menurut hukum newton 3 ini. Rumus dari hukum newton 3 yakni:
Rumus gaya gesek
Fg = µ x N
Keterangan:
Fg = Gaya gesek (N)
µ = Koefisien gesekan
N = Gaya normal (N)
Rumus gaya berat
W = m x g
Keterangan:
W = Gaya berat (N)
m = Massa benda (Kg)
g = Gravitasi bumi (m/s²)
Rumus berat sejenis
S = p x g atau s = w/v
Keterangan:
n = berat jenis (N/m³)
w = berat benda (N)
v = volume benda (m³)
p = massa jenis (kg/m³)
Contoh Soal Hukum Newton
Hukum newton menjadi salah satu materi wajib yang harus dipelajari oleh seorang siswa pada mata pelajaran fisika. Hukum newton juga kerap dijadikan soal dalam ujian mata pelajaran fisika. Untuk bisa menjawab soal-soal hukum newton, tentunya diperlukan latihan dan belajara dengan pola yang rajin. Berikut beberapa contoh soal hukum newton yang bisa dijadikan referensi.
- Contoh soal hukum newton 1
Soal 1
Terdapat sebuah balok yang memiliki massa 5 kg (berat w = 50 N) yang digantung dengan tali serta diikatkan pada sebuah atap. Apabila balok diam, maka berapakah tegangan talinya?
Pembahasan:
Diketahui: berat w = 50 N
Ditanya: Tagangan tali?
Jawab:
ΣF = 0
T – w = 0
T – 50 = 0
T = 50 N
Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok itu adalah sebesar 50 Newton.
Soal 2
Toni sedang menarik beban dengan menggunakan bantuan katrol. Ketika gaya yang diberikan F = 125 N, ternyata beban mampu terangkat dengan kecepatan tetap, g = 10 m/s2. Apabila gaya gesek katrol dan massa tali dapat diabaikan, maka berapa jumlah massa beban tersebut?
Pembahasan:
Diketahui: F = 125 N, g = 10 m/s2
Ditanya: Massa beban?
Jawab:
ΣF = 0
T – w = 0
F – mg = 0
125 – m(10) = 0
125 – 10m = 0
10m = 125
m = 125/10
m = 12,5 kg
Jadi, jumlah massa beban tersebut adalah 12,5 kg.
- Contoh soal hukum newton 2
Soal 1
Terdapat sebuah bola besi yang memiliki massa 100 kg. Lalu bola besi tersebut menggelinding, sehingga mendapatkan gaya percepatan sebesar 9,8 m/s2. Berapakah besar gaya yang dibutuhkan untuk menggelindingkan bola itu?
Pembahasan
Diketahui: massa (m) = 100, gaya percepatan (a) = 9,8 m/s2.
Ditanya: Besar gaya (F) ?
Jawab:
F = m a
F = 100 kg x 9,8 m/s2
F = 980 kg m/s2
F = 980 N
Jadi besar gaya yang diperlukan adalah 980 N.
Soal 2
Sebuah truk mampu menghasilkan gaya sebesar 7000 N, apabila truk itu dapat bergerak dengan percepatan 3,5 m/s2, tentukanlah massa truk tersebut.
Pembahasan
Diketahui: ΣF = 7000 N, a = 3,5 m/s2
Ditanya: Massa truk (m) ?
Jawab:
| m | = | ΣF | |
| a | |||
| m | = | 7000 | |
| 3,5 | |||
m = 2000 kg = 2 ton
Jadi, massa truk tersebut adalah sebanyak 2 ton.
- Contoh soal hukum newton 3
Soal 1
Terdapat sebuah buku yang diletakkan di atas meja, pada sistem benda itu akan bekerja beberapa gaya, terdapat empat pada sistem itu yakni:
W = berat buku
N = gaya tekan normal meja terhadap buku
N’ = gaya tekan normal buku pada meja
Fg = gaya gravitasi bumi yang ada pada buku
Tentukanlah pasangan gaya yang termasuk aksi reaksi.
Pembahasan
Pasangan gaya pada aksi-reaksi memenuhi sifat sama besar, berlawanan arah, serta bekerja pada dua benda. Pada sifat tersebut maka dapat ditentukan dua pasangan aksi-reaksi yakni:
W dengan Fg
N dengan N’
W dan N bukanlah aksi-reaksi karena bekerja pada satu benda atau buku, akan tetapi hubungan N = w merupakan hukum I newton yakni ΣF = 0.
Soal 2
Terdapat dua balok (m1 dan m2) yang bersentuhan pada awalnya diam di atas lantai licin. Jika m1 = 70 kg dan m2 = 30 kg, serta pada balok pertama dikerjakan dengan gaya sebesar 200 N, maka tentukan percepatan masing-masing balok dan gaya antar balok itu.
Pembahasan
Diketahui: m1 = 70 kg, m2 = 30 kg, F = 200 N
Ditanya: percepatan dan gaya kontak?
Jawab:
Tinjau balok 1
Karena lantai licin maka tak ada gaya gesek yang bekerja, sehingga resultan gaya pada sumbu-Y tidak perlu diuraikan.
ΣFX = ma
F – F21 = m1a …………… Persamaan 1
Tinjau balok 2
ΣFX = ma
F12 = m2a …………… Persamaan 2
Karena F12 = F21, maka kita dapat mensubtitusikan persamaan 2 ke dalam persamaan 1 sebagai berikut.
F – m2a = m1a
F = m1a + m2a
F = (m1 + m2)a
a = F/(m1 + m2) …………… Persamaan 3
Dengan memasukkan nilai yang diketahui dalam soal ke dalam persamaan 3, maka diperoleh besar percepatan kedua balok sebagai berikut.
a = 200/(70 + 30)
a = 200/100
a = 2 m/s2
Jadi, besar percepatan kedua balok adalah 2 m/s2. Selanjutnya untuk menentukan gaya kontak antara balok 1 dan 2, kita subtitusikan nilai percepatan yang kita peroleh ke dalam persamaan 2 sebagai berikut.
F12 = m2a
F12 = (30)(2)
F12 = 60 N
Maka besar gaya kontak antar balok yaitu 60 N.
Aplikasi Hukum Newton
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali hal yang sangat berkaitan dengan hukum newton. Hukum ini terbagi menjadi tiga yaitu hukum newton 1,2, dan 3. Hukum newton terinspirasi ketika Newton sedang duduk di bawah pohon apel, lalu dia melihat pohon apel yang jatuh bebas dari pohonnya. Aplikasi hukum newton antara lain:
- Hukum newton 1
Hukum newton 1 ini banyak sekali pengaplikasiannya dalam kehidupan sehari hari, seperti gelas yang terletak di atas kertas pada meja maka akan tetap berada di atas meja tersebut ketika kertas itu ditarik dengan cepat. Kemudian pada bandul sederhana yang bergerak maka akan terus bergerak jika tak ada gaya yang diberikan pada bandul itu.
- Hukum newton 2
Tanpa kita sadari, prinsip hukum newton 2 juga sangat terlihat pada kehidupan sehari-hari, seperti pada prinsip kerja lift. Pada saat lift dipercepat ke bawah, maka lift tidak bisa memberikan gaya ke bawah pada orang, sebagian dari gaya gravitasi digunakan untuk mempercepat orang yang berada dalam lift tersebut untuk menuju ke bawah.
Kemudian pada kendaraan yang sedang melaju akan memperoleh percepatan yang berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa.
- Hukum newton 3
Pada kehidupan sehari-hari, penerapan hukum newton 3 juga sangat banyak, tanpa disadari oleh manusia, aplikasi hukum newton 3 antara lain ketika telapak tangan manusia mendorong ujung meja, bentuk telapak tangan manusia akan berubah, hal itu membuktikan bahwa terdapat gaya aksi-reaksi antara meja dan tangan.
Dorongan tangan manusia memberi gaya aksi kepada meja yang menyebabkan meja itu bergerak, sementara itu meja memberikan gaya reaksi pada telapak tangan manusia yang menyebabkan telapak tangan mengalami perubahan pada teksturnya.
Selain itu pada peristiwa peluncuran roket gas panas yang dipancarkan dari pembakaran serta pancaran ini mengakibatkan timbulnya gaya reaksi pada roket, yakni gaya yang mengangkat serta mempercepat roket meluncur ke udara. Kejadian tersebut merupakan gambaran aplikasi dari hukum newton 3.
