Hukum Newton 1, 2, 3 – Dalam fisika kita mempelajari tentang hukum newton. Apa yang dimaksud dengan hukum newton? Agar lebih memahaminya, kali ini kita akan membahas tentang pengertian hukum newton (1, 2, 3) , bunyi, rumus, contoh penerapan dan contoh soal hukum newton secara lengkap.
Baca Juga : Pengertian Gaya
Pengertian Hukum Newton
Hukum Newton adalah hukum tentang gaya pada suatu benda yang di temukan dan dikemukakan oleh Sir Isaac Newton. Hukum newton juga disebut dengan tiga hukum gerak monumental yang kemudian dikembangkan ia dalam bukunya yang berjudul Mathematical Principles of Natural Philosopy (The Principia).
Newton juga mendapatkan inspirasi mengenai gaya gravitasi setelah ia tertimpa apel yang jatuh tepat pada kepalanya saat ia sedang duduk di bawah pohon apel pada tahun 1665. Peristiwa tersebut menyadarkan ia bahwa gaya juga mempengaruhi gerakan bulan.
Bunyi Hukum Newton 1, 2 dan 3
Hukum I Newton
Hukum I Newton Berisi bahwa “Sebuah benda yang diam cenderung terus diam, benda yang cenderung bergerak terus bergerak lurus dengan laju tetap sampai ada gaya yang mempengaruhinya.”
Baca Juga : Gaya Pegas
Maksud dari hukum ini yaitu bahwa benda yang diam maka akan terus diam dan tidak akan bergerak sampai ada gaya (tarikan dan dorongan) yang membuatnya bergerak dan benda yang bergerak akan terus bergerak dan akan diam apabila ada gaya yang mempengaruhinya untuk diam.
Contoh hukum I newton : Saat sebuah mobil yang sedang berjalan lalu direm maka mobil itu akan berhenti. Mobil tersebut berhenti karena ada gaya yang mempengaruhinya yaitu adanya gaya gesek. Dan sebuah bola yang tadinya diam saat ditendang maka ia akan bergerak. Bola tersebut bergerak karena adanya gaya dorong yang diakibatkan dari tendangan tersebut maka ia akan bergerak.
Hukum I Newton ini juga disebut dengan hukum kelembaman atau inersia. Apa itu inersia atau kelembaman? Inersia terjadi pada saat kita berada didalam kendaraan yang bergerak dan kemudian dihentikan secara tiba-tiba. Maka kita akan terdorong kedepan. Hal ini disebabkan karena kita juga mempunyai percepatan yang sama dengan sebuah mobil namun saat mobil berhenti karena gaya gesek yang dihasilkan rem namun kita tidak berhenti karena tidak ada gaya yang membuat kita berhenti. Sehingga kita terdorong kedepan. Inilah yang membuat pengendara terluka pada saat kecelakaan. Maka dari itu dibuatlah sabuk pengaman untuk mengurangi inersia agar pengendara aman dari benturan akibat inersia.
Rumus hukum newton 1 yaitu ∑F = 0 yaitu resultan gaya (Kg m/s2)
Berikut beberapa contoh hukum newton 1 dalam kehidupan sehari-hari:
- Ketika mobil bergerak cepat dan di rem mendadak maka penumpang akan merasa terdorong ke depan
- Mobil yang dalam kondisi berhenti, kemudian bergerak cepat ke depan maka penumpang akan terdorong ke belakang
- Koin diatas kertas di atas meja akan tetap diam jika kertas ditarik dengan cepat
Baca Juga : Gaya Gesek
Hukum II Newton
Hukum II Newton berbunyi “ Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu benda maka semakin besar juga percepatannya, namun semakin besar massa benda maka semakin besar perlambatannya.”
Pada sebuah mobil yang bergerak pada kecepatan 20 km/jam lalu digas maka mobil tersebut akan melaju dengan lebih cepat. Hal ini terjadi karena adanya gaya dorong yang lebih besar dihasilkan oleh mesin saat digas. Hal ini merupakan contoh dari hukum newton yang kedua.
Hubungan antara gaya, massa, dan percepatan dapat dituliskan oleh rumus:
∑F = m.a
Keterangan :
∑F = Resultan Gaya (kg m/s2)
m = Massa Benda (kg)
a = Percepatan (m/s2)
Gaya resultan yang bekerja sesuai dengan jumlah perubahan momentum yang dihasilkan benda. Apa yang dimaksud dengan momentum ? momentum adakah hasil kali antara massa benda dengan kecepatannya, jadi :
Gaya = perubahan momentum
Perubahan waktu
Atau
F = mv1 – mv0 = m (v1 – v0) = m.a
t t
Keterangan :
v0 = Kecepatan awal
v1 = Kecepatan akhir
p = momentum
t = waktu
Baca Juga : Gaya Sentripetal
Berikut contoh hukum newton 2 dalam kehidupan sehari-hari:
- Mobil yang berjalan di jalan raya akan memperoleh percepatan yang sebanding dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa mobil itu sendiri.
Hukum III newton
Hukum III Newton berbunyi “ Pada saat suatu benda memberikan sebuah gaya pada benda kedua, benda kedua juga melepaskan gaya yang sama namun melawan arah gaya benda pertama.”
Coba kalian melemparkan sebuah bola ditembok, maka bola tersebut akan memantul dengan besar gaya yang sama, bukan? Hal ini merupakan aplikasi Hukum newton ketiga. Hukum III Newton ini juga disebut dengan hukum aksi reaksi. Setiap hari kita pasti mengalami gaya aksi reaksi karena gaya selalu berpasangan dan tidak ada gaya yang tunggal.
Maksud dari hukum newton 3 yaitu suatu benda baru akan berinteraksi apabila ada yang memberinya gaya, bentuk interaksi tersebut dengan membalas gaya yang telah diberikan ke pada benda tersebut ke arah sebaliknya.
Gaya tidak pernah bekerja pada satu benda, melainkan selalu bekerja pada dua benda dan setiap gaya selalu mempunyai dua ujung, ujung satu ke benda satu, dan ujung dua ke benda kedua.
Rumus hukum newton 3 dapat dituliskan sebagai hukum (f) aksi – hukum (f) reaksi, singkatnya:
Baca Juga : Hukum Archimedes
F1 = – F2
F aksi = – F reaksi
Dimana:
F1 = gaya yang diberikan pada benda 2 (N)
F2 = gaya yang diterima kembali pada benda 1 (N)
Contoh hukum newton 3 dalam kehidupan sehari-hari:
- Bola basket yang dipantulkan ke tanah akan memantul kembali
- Seseorang yang duduk di atas kursi berat badan mendorong kursi ke bawah sedangkan kursi mendorong (menahan) badan ke atas.
- Seseorang yang memakai sepatu roda dan mendorong tubuhnya ke dinding, maka dingin akan mendorong balik sebesar gaya dorong yang dikeluarkan, sehingga menjauhi dinding.
- Adanya gaya magnet, gaya listrik, dan gaya gravitasi juga termasuk contoh hukum newton 3.
Contoh Soal Hukum Newton
Contoh Soal Hukum Newton 1
1. Sebuah balok bermassa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam maka berapakah tegangan talinya?
Penyelesaian:
Gaya yang bekerja pada balok seperti gambar di bawah ini, karena balok diam maka berlaku hukum I Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
T-w = 0
T-50 = 0
T = 50 N
Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut adalah sebesar 50 N.
2. Sebuah benda bermassa 40 kg ditarik melalui katrol sehingga memiliki posisi seperti yang diperlihatkan pada gambar (a) di bawah ini. Jika sistem itu diam, maka berapakah gaya F?
Baca Juga : Hukum OHM
Penyelesaian:
Benda yang bermassa akan memiliki berat.
w = mg
w = 40 kg × 10 m/s2
w = 400 N
Pada sistem itu bekerja tiga gaya yaitu w, F, dan T yang tidak segaris, sehingga menentukan resultannya dapat digunakan sumbu koordinat XY (metode analisis) seperti pada gambar (b) di atas. Sistem diam berarti berlaku Hukum 1 Newton sebagai berikut.
Pada sumbu-Y
ΣFy = 0
T sin 53° – w = 0
T(0,8) – 400 = 0
0,8T = 400
T = 400/0,8
T = 500 N
Pada sumbu-X
ΣFx = 0
F – T cos 53° = 0
F – (500)(0,6) = 0
F – 300 = 0
F = 300 N
Jadi, gaya F yang bekerja pada sistem tersebut sebesar 300 N.
3. Balok bermassa 20 kg berada di atas bidang miring licin dengan sudut kemiringan 30°. Jika Indra ingin mendorong ke atas sehingga kecepatannya tetap maka berapakah gaya yang harus diberikan oleh Indra?
Penyelesaian:
m = 20 kg
g = 10 m/s2
w = mg = 20 × 10 = 200 N
α = 30°
Gaya dorong Indra F harus dapat mengimbangi proyeksi gaya berat. Lihat gambar di bawah ini. Balok bergerak ke atas dengan kecepatan tetap berarti masih berlaku hukum I Newton sehingga memenuhi persamaan berikut.
Baca Juga : Hukum Kepler I, I, III
ΣF = 0
F – w sin 30° = 0
F – (200)(1/2) = 0
F – 100 = 0
F = 100 N
Jadi, gaya yang harus diberikan pada balok agar balok bergerak dengan kecepatan tetap sebesar 100 N.
Contoh Soal Hukum Newton 2
1. Sebuah truk dapat menghasilkan gaya sebesar 7000 N. Jika truk tersebut dapat bergerak dengan percepatan 3,5 m/s2, maka tentukan massa truk tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
ΣF = 7000 N
a = 3,5 m/s2
Ditanyakan: m = …?
Jawab:
Contoh Soal Hukum Newton 3
1. Balok A dan balok B terletak di atas permukaan bidang miring licin dengan sudut kemiringan 37°. Massa balok A 40 kg dan massa balok B 20 kg. Kemudian balok A didorong dengan gaya F sebesar 480 N seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Tentukan besar percepatan gerak kedua balok dan juga gaya kontak antara balok A dan balok B.
Jawab
Diketahui:
mA = 40 kg
mB = 20 kg
F = 480 N
θ = 37°
g = 10 m/s2
Ditanyakan: Percepatan dan gaya kontak?
Baca Juga : Hukum Pascal
Keadaan benda 1 dan 2 saling bersentuhan sehingga akan timbul gaya kontak atau gaya aksi reaksi berdasarkan Hukum III Newton. Lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah ini.
FAB adalah gaya aksi yang diberikan balok A kepada balok B, sedangkan FBA adalah gaya reaksi yang diberikan balok B kepada balok A. Kedua gaya tersebut merupakan gaya kontak yang besarnya sama.
Untuk menentukan besar percepatan kedua balok dan juga gaya kontak, kita tinjau persamaan gerak masing-masing balok menggunakan Hukum II Newton sebagai berikut.
Tinjau Balok A
Karena bidang miring licin maka tidak ada gaya gesek yang bekerja, sehingga resultan gaya pada sumbu-Y tidak perlu diuraikan.
ΣFX = ma
F-wA sin θ – FBA = mAa
F-mAg sin θ – FBA = mAa …………… Pers. (1)
Tinjau Balok B
ΣFX = ma
FAB-wA sin θ = mBa
FAB -mBg sin θ = mBa
FAB = mBa+ mBg sin θ …………… Pers. (2)
Karena FAB = FBA, maka kita dapat mensubtitusikan persamaan (2) ke dalam persamaan (1) sebagai berikut.
F- mAg sin θ – (mBa + mBg sin θ) = mAa
F-mAg sin θ -mBa – mBg sin θ = mAa
F – mAg sin θ – mBg sin θ = mAa + mBa
F – g sin θ(mA + mB) = (mA + mB)a
a = [F – g sin θ(mA + mB)]/(mA + mB)
a = [F/(mA + mB)] – g sin θ …………… Pers. (3)
Dengan mensubtitusikan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke dalam persamaan (3), maka kita peroleh besar percepatan kedua balok sebagai berikut.
a = [480/(40 + 20)] – (10) sin 37°
a = (480/60) – (10)(0,6)
a = 8 – 6
a = 2 m/s2
Jadi, besar percepatan kedua balok adalah 2 m/s2. Untuk menentukan gaya kontak antara balok A dan B, kita subtitusikan nilai percepatan yang kita peroleh ke dalam persamaan (2) sebagai berikut.
FAB = mBa + mBg sin θ
FAB = (20)(2) + (20)(10)(sin sin 37°)
FAB = 40 + (200)(0,6)
FAB = 40 + 120
FAB = 160 N
Baca Juga : Hukum Newton Tentang Gravitasi
Demikian pembahasan tentang pengertian hukum newton (1, 2, 3) , bunyi, rumus, contoh penerapan dan contoh soal hukum newton secara lengkap. Semoga bermanfaat