HUKUM NEWTON DAN PENERAPANNYA

Hukum 1 Newton    

Gaya merupakan suatu tarikan atau dorongan yang dialami oleh suatu benda. Misalnya, ketika mendorong kereta atau mobil yang mogok, berarti gaya diberikan pada kereta atau mobil tersebut. 

Ada beberapa pengaruh gaya pada benda bila gaya bekerja pada suatu benda. Pengaruh gaya tersebut dapat dipaparkan sebagai berikut :       

 
A. Gaya akan mengubah kecepatan benda dari diam menjadi bergerak, dari bergerak lalu berhenti.

ga                                            gambar. mobil mogok didorong hingga bergerak

  B. Gaya dapat mengubah arah gerak benda

                                            gambar. Bola ditendang dari sisi gawang lalu disundul ke arah gawang.

C. Gaya juga dapat mengubah bentuk benda. Jika jika balon yang mengembung ditekan perlahan, maka bentuk balon berubah. Perubahan bentuk balon terjadi karena pengaruh gaya tekan.

D. Gaya dapat mempengaruhi ukuran sebuah benda. Karet jika ditarik akan bertambah panjang, sedangkan pegas jika ditekan akan bertambah pendek.

Sebuah gaya memiliki arah dan besar, sehingga merupakan besaran vektor yang mengikuti aturan-aturan penjumlahan vektor dan dapat dinyatakan dengan sebuah diagram dengan sebuah tanda panah. Arah tanda panah merupakan arah dorongan atau tarikan dan panjangnya sebanding dengan besarnya gaya. Melalui hukum gerak pertamanya Newton menyatakan kecenderungan sifat benda yang ingin tetap diam. Menurut Hukum I Newton, “sebuah benda yang diam akan tetap diam, dan benda yang bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan jika jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol”.

Secara sistematis, hukum I Newton dinyatakan dengan persamaan: å F = 0

Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diam atau gerak tetapnya pada garis lurus disebut dengan inersia atau kelembaman, sehingga Hukum I Newton disebut juga dengan hukum inersia atau hukum kelembaman. Makin besar massa yang dimiliki sebuah benda, makin sulit merubah keadaan geraknya. Lebih sulit menggerakkan benda bermassa besar dari keadaan diam, atau memberhentikannya saat bergerak, atau merubah gerakannya keluar dari lintasan yang lurus, sehingga dapat dikatakan bahwa massa adalah ukuran inersia benda.

Ø Penerapan Hukum I Newton Tentang Gerak 

Hukum-hukum Newton tentang gerak dapat menjelaskan beberapa peristiwa gerak dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh, yaitu: Saat sebelum diberikan gaya berupa dorongan, ayunan akan diam, tetapi ketika diberikan gaya maka ayunan akan bergerak lurus beraturan.

gambar. Bermain ayunan

Hukum II Newton

Hubungan antara percepatan dan gaya dapat dijelaskan melalui pengalaman sehari-hari. Jika mendorong kereta belanja dengan pelan tetapi dengan gaya yang konstan selama selang waktu tertentu, maka kereta belanja dapat dipercepat dari keadaan diam sampai laju tertentu. Jika kereta belanja didorong dengan gaya dua kali lipat, maka waktu yang diperlukan adalah setengah dari waktu sebelumya. Berarti percepatan akan dua kali lipat lebih besar. Dengan demikian, percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang diberikan. Tetapi percepatan juga tergantung pada massa benda. Jika mendorong kereta kosong dengan gaya yang sama dengan ketika mendorong kereta yang penuh, maka percepatan kereta penuh lebih kecil dari percepatan kereta kosong. Makin besar massa makin kecil percepatannya walaupun gayanya sama. Hubungan tersebut secara umum dapat dirangkum sebagai berikut. “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya"

Secara matematis hubungan tersebut dirumuskan Newton  melalui Hukum II Newton sebagai berikut.

dimana:

•     a         = percepatan (ms^-2)

•     ΣF       = gaya total = jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda (N)

•     m        = massa (kg)

 Dalam satuan SI, dengan massa dalam kilogram satuan gaya disebut Newton. Dengan demikian, satu Newton adalah gaya yang diperlukan untuk memberikan percepatan 1 ms^-2 pada benda bermassa 1 kg. Berarti 1 N = 1 kg.ms^-2. Dalam sisten cgs, satuan gaya adalah dyne, 1 dyne = 10^-5 N.

Hukum II Newton menghubungkan antara deskripsi gerak dengan penyebabnya yaitu gaya. Hukum ini merupakan hukum yang paling mendasar dalam Fisika. Berdasarkan hukum II Newton dapat dijelaskan hubungan antara massa dan berat benda sebagai berikut:

Keterangan:

w        = berat benda (N), 

m     = massa (kg) 

g           =percepatan gravitasi (m/s²)

Jika sebuah gaya diberikan pada benda, seperti gambar di bawah in :

Newton berpendapat bahwa kecepatan akan berubah. Suatu gaya total yang diberikan pada sebuah benda mungkin menyebabkan lajunya bertambah. Atau jika gaya total mempunyai arah yang berlawanan dengan gerak gaya tersebut akan memperkecil laju benda. Jika arah gaya total yang bekerja berbeda dengan arah sebuah benda yang bergerak, maka arah kecepatannya akan berubah. Karena perubahan kecepatan merupakan percepatan, maka gaya total menyebabkan percepatan.

Ø Penerapan Hukum II Newton Tentang Gerak 

Beberapa orang anak yang sedang Meplalian Sentil Guli (bermain kelereng). Pada saat guli disentil guli yang berukuran lebih kecil akan menggelinding lebih cepat dibandingkan dengan guli yang ukurannya lebih besar.

Hukum III Newton

Hukum III Newton merupakan hukum aksi reaksi. Misalkan kita memukul tembok, maka tangan kita akan terasa sakit. Hal ini seolah-olah bahwa tembok juga memukul tangan kita. Jadi tangan kita mengerjakan gaya pada tembok, pada saat bersamaan tembok juga mengerjakan gaya pada tangan kita. Gaya pertama bisa kita sebut aksi, sedangkan yang kedua kita sebut dengan reaksi. Namun gaya ini terjadi bersamaan, sehingga tidak masalah gaya mana yang disebut aksi dan reaksi. Besar gaya aksi sama dengan gaya reaksi. Dengan demikian, hukum III Newton menyatakan “Jika A mengerjakan gaya pada B, maka B akan mengerjakan gaya pada A, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”. Secara matematis dinyatakan sebagai:

Faksi = -Freaksi

Perhatikan gambar balok yang sedang diam di atas permukaan lantai. Gaya normal yang bekerja pada balok (N) adalah gaya normal yang diberikan oleh permukaan lantai pada balok. Pada saat yang sama, balok juga memberikan gaya normal pada permukaan lantai (N’). Kedua gaya normal ini (N dan N’) mempunyai besar yang sama tetapi berlawanan arah dan kedua gaya ini juga bekerja pada benda yang berbeda. Berbeda dengan N dan w yang bekerja pada benda yang sama, yakni bekerja pada balok. Jadi N dan N’ merupakan gaya aksi reaksi.

Ø Penerapan Hukum III Newton Tentang Gerak 

• Senapan yang ditembakkan mengakibatkan peluru terdorong keluar dari senapan terdorong ke belakang. 
• Ketika kita mendorong tembok (aksi), tembok juga mendorong (reaksi) tubuh kita.
• Gaya dorong bahan bakar pada roket menyebabkan roket terdorong ke depan dan terbang ke angkasa.