1. Mengenal Hukum Newton
Hukum Newton adalah hukum yang menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum gerak ini merupakan pondasi mekanika klasik yang dijabarkan dalam tiga Hukum Fisika.
Sesuai dengan namanya, Hukum Newton dikemukaan oleh seorang ahli fisika, matematika, dan filsafat dari Inggris yang bernama Sir Isaac Newton (1643 – 1722). Ia menemukan hukum gravitasi, hukum gerak, kalkulus, teleskop pantul, dan spektrum. Hukum Newton yang lebih dikenal sebagai Newtonian sampai saat ini dianggap masih mampu menjelaskan berbagai gerak dan gaya yang ada dalam kehidupan sehari-hari. Terdapat tiga Hukum Newton tentang gerak yang merupakan hukum-hukum dasar dalam menjelaskan tentang gerak.
2. Hukum 1 Newton
Pada Hukum pertama Newton ini dapat menjelaskan fenomena dalam kehidupan sehari-hari sebagai berikut:
- Mobil yang di rem secara mendadak :
Pada mobil yang bergerak dengan suatu kecepatan dan direm secara mendadak berlaku Hukum pertama Newton. Hal ini dapat dijelaskan dengan melihat kondisi pengendara mobil yang badannya condong ke depan ketika mobil direm. Posisi pengemudi yang condong ke depan menunjukkan bahwa pengemudi yang bergerak bersama mobil berusaha mempertahankan posisi geraknya.
- Mobil yang di gas secara tiba-tiba
Pada mobil yang awalnya diam dan digas secara tiba-tiba juga berlaku Hukum pertama Newton. Hal ini dapat dijelaskan dengan melihat kondisi penumpang mobil yang badannya condong ke belakang ketika mobil di gas secara tiba-tiba. Posisi/kondisi penumpang yang condong ke belakang menunjukkan bahwa penumpang yang awal-awal diam berusaha mempertahankan posisi diamnya.
Dari analisis Newtonian bisa dikatakan bahwa setiap benda akan mempertahankan posisi awalnya atau gerak tetapnya. Jadi, Hukum pertama Newton dapat disimpulkan bahwa “setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol” (Giancoli, 2001). Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diam atau gerak tetapnya pada garis lurus disebut inersia. Dengan demikian, Hukum pertama Newton juga sering disebut Hukum Inersia (Giancoli, 2001).
Secara matematis Hukum pertama Newton dinyatakan :
Dimana F = Gaya total yang bekerja (N)
Dengan v = 0 ketika benda mulanya diam dan akan tetap mempertahankan keadaannya, dan v = konstan ketika benda sedang bergerak dan akan cenderung tetap bergerak lurus. Gaya yang bergerak merupakan gaya total yang bekerja pada benda.
LIHAT VIDEO : Penjelasan Hukum 1 Newton Dalam Kehidupan Sehari-Hari
3. Hukum 2 Newton
Pada Hukum kedua Newton ini dapat menjelaskan fenomena dalam kehidupan sehari-hari sebagai berikut:
- Mendorong Troli
Hukum kedua Newton dijelaskan melalui sebuah fenomena mendorong troli, dimana saat kita mendorong troli yang kosong dengan gaya yang sama yang kita gunakan untuk mendorong troli yang penuh, akan didapatkan bahwa troli yang berisi penuh akan bergerak lebih lambat daripada troli yang kosong. Hal ini bisa dikatakan bahwa semakin besar massa benda, semakin kecil percepatannya untuk gaya total yang sama (Giancoli, 2001). Hubungan matematis menurut gagasan Newton yaitu percepatan sebuah benda berbanding terbalik dengan massanya (Halliday, 2014). Sehingga gaya yang bekerja pada benda mempengaruhi gerak benda.
- Mendorong Mobil
Pada gambar diatas mobil a memiliki massa sebesar 700kg dan yang mobil b memiliki massa sebesar 2600kg. Akan didapatkan bahwa mobil a lebih mudah untuk didorong daripada mobil b.
Dari uraian Newtonian, maka Hukum kedua Newton dapat disimpulkan bahwa “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” (Giancoli, 2001).
Hukum kedua Newton ini dapat dituliskan dengan bentuk persamaan :
LIHAT VIDEO : Penjelasan Hukum 2 Newton Dalam Kehidupan Sehari-Hari
4. Hukum 3 Newton
Dalam Hukum kedua Newton menjelaskan bahwa gaya mempengaruhi gerak benda. Pada Hukum tiga Newton ini dapat dijelaskan dengan sebuah ilustrasi kegiatan sebagai berikut:
- Kaki pada saat berjalan
Ketika kaki menginjak ke tanah, kaki memberikan sebuah dorongan terhadap tanah. Gaya kaki memberikan gaya aksi kepada tanah. Kemudian sebagai respon dari gaya aksi yang kaki berikan, maka tanah memberikan gaya dorong ke kaki yang membuat kaki terangkat. Gaya dorong yang diberikan tanah ini adalah gaya reaksi. Proses ini berlangsung secara terus menerus sehingga membuat seseorang bisa berjalan.
- Mendorong ujung meja
Dalam kegiatan tersebut terjadi gaya yang diberikan oleh tangan terhadap ujung meja. Dan ujung meja juga memberikan gaya terhadap tangan. Oleh karena itu, semakin besar tangan mendorong ke ujung meja, maka tangan akan terasa semakin sakit karena meja memberikan gaya yang juga sama besar terhadap tangan (Giancoli, 2001).
Dapat disimpulkan dari Hukum tiga Newton adalah bilamana sebuah benda memberikan gaya terhadap benda kedua, benda kedua akan memberikan gaya sama besar namun berlawanan arah terhadap benda pertama. Hukum ini dinyatakan kembali sebagai “ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama” (Giancoli, 2001). Gaya yang diberikan oleh benda tidak mempengaruhi benda itu sendiri, tetapi gaya tersebut mempengaruhi benda lain yang pada benda itulah gaya itu dikerahkan.
Hukum tiga Newton ini dapat dibuat sebuah persamaan yaitu :
LIHAT VIDEO : Penjelasan Hukum 3 Newton Dalam Kehidupan Sehari-Hari
5. Contoh Soal dan Pembahasan
- Sebuah mobil mainan yang awalnya diam bergerak dengan percepatan tetap selama 5 detik. Jika jarak yang ditempuh 75 m dan massa mobil mainan adalah 5 kg, hitunglah besar gaya yang bekerja pada mobil mainan tersebut!
Diket :
V0 = 0 m/s
S = 75m
t = 5s
m = 5kg
Jawab :
pertama mencari percepatan menggunakan rumus dibawah :
S = V0t + ½at2
75 = 0 × 5 + ½ × a × 52
75 = 25/2 a
a = 6 m/s2
Percepatan sebesar 6 m/s2 . Lalu masukkan ke rumus 2 Newton
F = m × a
F = 5 × 6
F = 30 N
Jadi, besar gaya yang bekerja pada mobil mainan tersebut adalah 30 Newton.