Hukum Newton I, II, III tentang Gerak dan Penerapannya
Hukum
Newton Pertama tentang gerak
Hukum Pertama Newton tentang gerak sering pula dsebut hukum
kelembaman, kelembaman adalah sifat dasar dari sebuah benda. Yaitu benda akan
mempertahankan kedaannya. Hukum pertama Newton berbunyi” sebuah benda yang diam
akan tetap diam dan yang bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus
beraturan selama tidak ada resultan gaya yang bekerja padanya” atau bisa juga
kalimatnya dibalik menjadi “ selama resultan gaya yang bekerja pada sebuah
partikel sama dengan nol maka benda diam akan tetap diam atau bergerak dengan
kecepatan tetap akan bergerak dengan kecepatan tetap”.
Hukum newton tentang gerak sering juga dituliskan
∑F = 0 ,
maka partikel akan diam atau
gerak lurus beraturan(glb)
gerak lurus beraturan(glb)
Misalkan kamu sedang naik kendaraan(mobil) yang
bergerak atau melaju cepat tiba-tiba di rem mendadak. Apa yang terjadi dengan
badan kamu? Pasti badan kamu akan terdorong kedepan. Atau contoh kedua ketika
kamu sedang naik angkutan kota dengan laju tetap tiba-tiba angkutan kota digas
atau kecepatnnya ditambah maka badan kamu akan terdorong ke belakang. Dari
contoh pertama dan kedua memperlihatkan bahwa benda dalam hal ini cenderung
akan mempertahankan keaadaannya. Jadi yang sedang bergerak akan tetap bergerak
atau yang diam akan tetap diam bila tidak ada resultan gaya yang bekerja
padanya.
Hukum pertama Newton menyatakan
keadaan keseimbangan sebuah partikel yaitu sebagai prasarat sebuah partikel
berada dalam keadaan keseimbangan, yaitu sebuah partikel dikatakan seimbang
bila ∑F = 0 . Blogger disini menyebutnya sebagai partikel sebab kalau untuk
benda ada syarat tersendiri yang akan dibahas terpisah dalam posting
keseimbangan benda
Newton memiliki nama lengkap Sir
Isaac Newton seorang ilmuwan kelahiran Inggris dengan nama kecil Isaac anak
laki-laki keluarga Newton seorang petani di pedesaan Inggris. Lahir di
Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, 4 Januari 1643. Atas jasa-jasa
beliau terhadap Ilmu pengetahuan serta mengharumkan nama bangsa dan kerajaan
Inggris pada saat itu maka kerajaan memberikan gelar kebangsawanan “Sir”. Nama
Newton diabadikan untuk penamaan satuan gaya “Newton”. 1 Newton = 1kgms-2.
Hukum pertama Newton tentang gerak
ini dikemukakan Newton setelah mempelajari gagasan Galileo seorang Ilmuwan
Italia yang mengatakan bahwa” sebuah partikel atau benda yang bergerak lurus
beraturan tidak memerlukan gaya” atau yang biasa disingkat glb
Meski dalam kehidupan nyata kondisi
atau keadaan jumlah gaya sama dengan nol sulit terjadi namun konsep ini sangat
membantu untuk mempelajari konsep-konsep mekanika atau ilmu yang mempelajari
tentang gerak dalam fisika klasik.
Hukum
Newton Ke-2 Tentang Gerak
|
persamaan hukum ke-2 Newton
|
Hukum ke-2 Newton tentang gerak sebagai dasar untuk
mempelajari dinamika gerak lurus yaitu, ilmu yang mempelajari gerak dengan
memperhitungkan penyebabnya. Sebelum dinamika gerak lurus adalah Kinematika
gerak lurus yaitu yaitu: ilmu yang mempelajari gerak tanpa memperhitungkan
penyebabnya
Hukum ke-2 Newton tentang gerak menyatakan bahwa percepatan yang diberikan oleh resultan gaya
yang bekerja pada sauatu benda adalah sebanding dengan resultan gaya serta
berbanding terbalik dengan massa benda.
Secara matematis hukum ke-2 Newton dinyatakan
dalam gambar di atas
Satuan untuk gaya adalah kgm/s2
atau diganti dengan nama Newton seperti yang sudah dibahas dalam posting hukum pertama Newton. Satuan Newton “N” harus
ditulis dengan huruf kapital karena Newton menunjukan nama orang.
Untuk contoh konsep percepatan dan
gaya misalnya pada saat kamu naik sepeda, atau naik sepatu roda ketika menuju
jalan yang menurun, maka sepatu roda kamu akan bertambah kecepatannya. Artinya
gerak kamu yang memakai sepatu roda mengalami penambahan kecepatan..
Gaya yang mengakibatkan benda jatuh
di permukaan bumi atau sifat benda yang akan bergerak menuju kepermukaan bumi
adalah gaya berat. Gaya berat adalah massa benda kali percepatan grafitasi
atau dinyatakan dengan persamaan
W= m.g
W= m.g
Keterangan W(weight)=F= gaya
berat(kg)
m=massa(kg)
g=percepatan
grafitasi bumi
Jadi sekarang kamu sudah dan jangan sampai lupa lagi
perbedaan konsep antara massa dan berat. Kalau massa adalah besaran pokok
sedangkan berat adalah besaran turunan yaitu massa kali percepatan grafitasi.
Massa dalam mekanika klasik besarnya mutlak misalnya bila kamu mengukur
massa dimanapun di katulistiwa dibandingkan dengan di kutub utara tentunya akan
tetap sama atau kamu banding sebuah benda yang massanya m diukur di permukaan
bumi dengan diukur di bulan massanya akan tetap. Berbeda halnya dengan berat
yang dipengaruhi oleh percepatan grafitasi bila kamu membandingkan mengukur berat
di permukaan bumi dengan di bulan akan berbeda karena perbedaan grafitasi
tersebut.
Hukum
Newton Ke-3 Tentang Gerak
|
Hukum ke-3 Newton tentang gerak
|
Hukum Newton ke-3 tentang
gerak
mengatakan bahwa: Jika benda pertama
mengerjakan gaya pada benda
ke-2, maka benda ke-2 akan mengerjakan gaya
pada benda pertama, yang besarnya sama dan arah berlawanan.. Hukum Newton ke-3 tentang gerak ini
memperlihatkan bahwa gaya ini akan ada bila ada dua benda yang saling ber
interaksi. Pada hukum ke-3 Newton
ini gaya-gaya selalu
berpasangan. Jika benda P mengerjakan gaya
pada benda Q, maka benda Q akan mengerjakan gaya pula pada benda P. Yang besarnya sama tapi arah
berlawanan.
Hukum Newton ke-3 tentang gerak ini dinamakan juga
dengan hukum aksi-reaksi.
Faksi = - Freaksi
Penjelasannya adalah bila benda P mengerjakan gaya pada benda Q dinamakan sebagai gaya
aksi, sebaliknya bila benda Q mengerjakan gaya pada benda P dinamakan dengan gaya reaksi. Besar gaya aksi-reaksi selalu sama tetapi
arah berlawanan.
Konsep fisika dari
aksi reaksi adalah sebagai berikut:
- Pasangan aksi reaksi ada bila dua benda berinteraksi
- Aksi reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda
- Aksi reaksi sama besar tetapi berlawanan arah
contoh pasangan gaya aksi reaksi adalah:
- seorang anak memakai skate-board dan berdiri mengahadap tembok. Jika anak tersebut mendorong tembok(Faksi), maka tembok akan mendorong tangan dengan besar gaya yang sama tetapi berlawanan (Freaksi)sehingga anak tersebut terdorong ke belakang.
- Saat palu besi memukul ujung paku berarti palu mengerjakan gaya pada ujung paku(Faksi) maka paku akan memberikan gaya pada palu(Freaksi)
- Ketika kaki atlit renang menolak dinding tembok kolam renang(Faksi) maka tembok kolam renang kan mengerjakan gaya pada kaki perenang(Freaksi) sehingga perenang terdorong ke depan
Terdapat kesalahan pemahaman diantara para siswa dalam
mempelajari aksi reaksi diantaranya
Pasangan gaya
berat dan gaya normal
sering dikatakan sebagai aksi reaksi.
Kenyataannya berdasarkan konsep bahwa gaya
berat dengan gaya normal bukan bekerja pada dua benda yang berbeda tapi
bekerja pada satu benda yang sama jadi pasangan gaya berat dan gaya normal bukan aksi reaksi. Yang merupakan pasangan aksi -reaksi untuk sebuah benda yang di letakkan di atas meja
adalah gaya berat atau gaya grafitasi benda yang ditarik bumi sebagai aksi maka
benda pun akan menarik bumi sebagai gaya reaksi.
Gaya Normal (N) adalah gaya
kontak yang bekerja dengan arah tegak lurus dengan bidang sentuh jika dua
benda bersentuhan. Contoh bila sebuah kotak di letakkan di atas meja maka
permukaan meja akan mengerjakan gaya
pada kotak. Contoh lain jalan akan memberikan gaya pada permukaan ban yang
bersentuhan dengan jalan. Pasangan gaya tarik gravitasi antar planet dan
matahari juga termasuk pasangan gaya aksi reaksi.
PENERAPAN HUKUM-HUKUM NEWTON TENTANG GERAK
A. Penerapan Hukum-Hukum Newton tentang gerak dalam
Kehidupan
Hukum-hukum Newton tentang gerak
dapat menjelaskan beberapa peristiwa gerak dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai
contoh, alasan mengapa pengendara mobil dianjurkan untuk menggunakan sabuk
pengaman. Menurut Hukum I Newton suatu benda akan cenderung mempertahankan
kedudukannya. Jika benda diam, cenderung tetap diam, dan jika benda bergerak
cenderung terus bergerak. Ketika naik mobil ada dua kemungkinan yang terjadi,
yaitu mobil diam tiba-tiba bergerak dan ketika melaju kencang tiba-tiba mobil
direm mendadak. Pada kemungkinan pertama(mobil diam tiba-tiba bergerak ),tidak
terlalu berbahaya karena tubuh akan tertahan oleh jok mobil, tetapi pada
kemungkinan kedua (mobil tiba-tiba di rem) sangat berbahaya karena tubuh akan
cenderung bergerak dan jika tidak menggunakan sabuk pengaman tubuh bisa
terhenyak pada dashboard mobil. Seseorang akan mengalami gaya tekan dasboard
mobil sebesar 10 kali berat badannya jika dihentikan mendadak pada kelajuan 70
km/jam.
Dengan menggunakan sabuk pengaman
kecelakaan semacam itu dapat diminimalisiasi. Mobil-mobil terbaru selain
dilengkapi sabuk pengaman, juga ditambah dengan balon udara yang akan
menggembung jika terjadi tabrakan. Sabuk Pengaman Mengapa mobil perlu
terus-menerus diinjak pedal gasnya agar kelajuan sepeda motor konstan? Selain
gaya dorong mesin, mobil juga mengalami gaya-gaya gesekan baik dari mesin
maupun udara. Menurut Hukum I Newton, agar benda bergerak dengan kelajuan
konstan, resultan gaya harus sama dengan nol. Karena itu gaya gesekan ini harus
diimbangi Ilmu Pengetahuan Alam 2 Paket 6 Penerapan Hukum-hukum Newton dalam Gerak
6 - 7 dengan gaya tarik/dorong mesin sepeda motor dengan cara digas. Ketika
mobil bergerak dengan kelajuan konstan, gaya dorong mesin sama dengan gaya
gesek.
Mobil dan Gaya Gesekan Mengapa
sepeda balap dirancang seringan mungkin? Sepeda Balap Dibuat Seringan Mungkin
Menurut Hukum II Newton semakin ringan sepeda yang digunakan, semakin sedikit
gaya yang harus diberikan agar sepeda melaju dengan percepatan tertentu.
Semakin ringan sepeda berarti waktu yang diperlukan untuk mencapai kecepatan
tertentu juga semakin cepat atau dapat dikatakan akselerasinya tinggi. Hal ini
tentunya juga dapat menghemat tenaga bagi pembalap. Karena itu, sepeda balap
dibuat dari bahan khusus yang sangat kuat, tetapi juga sangat ringan. Mengapa
seorang karateka harus mempunyai kuda-kuda yang kokoh? Karateka dan
Kuda-kudanya Menurut Hukum III Newton, setiap ada aksi selalu ada reaksi.
Menurut Hukum I Newton, benda yang memiliki inersia besar akan sulit digerakkan
dan kalau Ilmu Pengetahuan Alam 2 Paket 6 Penerapan Hukum-hukum Newton dalam
Gerak 6 - 8 bergerak sulit dihentikan.
Dengan kuda-kuda yang baik, seorang
karateka seolah-olah menyatu dengan lantai sehingga inersianya besar. Dengan
demikian, tidak mudah roboh ketika terpukul lawan. Apa sajakah aplikasi Hukum
I, II dan III Newton dalam bidang pekerjaan? Hukum I, II dan III Newton amat
diperlukan dalam berbagai bidang pekerjaan terutama yang berkaitan dengan
mekanika. Perancangan dan konstruksi bangunan misalnya banyak memanfaatkan
Hukum I dan III Newton tentang gerak karena konstruksi bangunan lebih banyak
memerlukan kajian statika atau mekanika pada benda-benda diam. Sementara, para
insinyur yang bekerja dengan benda-benda bergerak sering memerlukan perhitungan
yang cermat terkait dengan penerapan Hukum II Newton tentang gerak.
Berbagai Kegiatan Mekanika Beberapa
contoh permasalahan mekanika yang lain antara lain sebagai berikut. Dua buah
balok dihubungkan dengan sebuah tali ringan melalui sebuah katrol yang tanpa
gesekan. Benda 50 kg terletak di atas lantai yang memiliki koefisien gesekan
0,2, sementara benda 30 kg tergantung di udara. Berapakah percepatan sistem
benda? Jawab Sketsa gaya-gaya yang bekerja pada sistem benda dapat digambarkan
sebagai berikut (Gambar 6.8). Gambar 6.8 Gaya-gaya yang Bekerja pada Sebuah
Benda dan Diagram Gayanya Ilmu Pengetahuan Alam 2 Paket 6 Penerapan Hukum-hukum
Newton dalam Gerak 6 - 9 Karena terdapat gesekan antara balok 1 dan lantai,
berlaku rumus: f N m g N ges = μ. = μ. . = 0,2.50.9,8 = 98 m .a T 98N 1 = −
Pada m2, berlaku rumus: g m .a 2 2 − = Jika dua buah persamaan tersebut
dijumlahkan, akan didapatkan: 2,4 s2 m Jadi percepatan sistem benda adalah 2,4
m/s2. Dua buah balok dihubungkan dengan sebuah tali ringan melalui sebuah
katrol yang tanpa gesekan.
Benda 50 kg terletak di atas lantai
yang memiliki koefisien gesekan 0,8, sementara benda 30 kg tergantung di udara.
Berapakah percepatan sistem benda? Jawab Sketsa gaya-gaya yang bekerja pada
sistem benda dapat digambarkan sebagai berikut. Gaya-gaya yang Bekerja pada
Sebuah Benda dan Diagram Gayanya Karena terdapat ada gesekan antara balok 1 dan
lantai, berlaku rumus: f N m g N ges = μ. = μ. . = 0,8.50.9,8 = 392 392N Pada
m2, berlaku rumus: Jika dua buah persamaan tersebut dijumlahkan akan
didapatkan: 1,2 s2 a = − m Meskipun secara matematis perhitungan tersebut
benar, dalam kenyataannya tidak mungkin benda bergeser ke kiri. Inilah salah
satu sifat gaya gesekan yang penting. Jika gaya tarik besarnya lebih kecil
daripada gaya gesekan, Ilmu Pengetahuan Alam 2 Paket 6 Penerapan Hukum-hukum
Newton dalam Gerak 6 - 10 benda masih dalam keadaan diam. Jadi, karena gaya
tarik 294 N sementara gaya gesekan statis maksimum adalah 392, sesungguhnya
benda tetap diam.
Menurut hukum I Newton, besarnya
gaya gesekan adalah 294, yakni saling menghilangkan dengan gaya tarik yang
disebabkan oleh benda 2. Balok A massanya 2 kg dan balok B massanya 3 kg
terletak di atas lantai yang licin sempurna sebagaimana Gambar 6.10 di bawah.
Sistem Dua Buah Balok Dikenai Gaya Jika balok A mendapatkan gaya dorong sebesar
50 N, carilah: a) percepatan tiap-tiap balok! b) gaya aksi-reaksi antara balok
A dan balok B! Jawab: Percepatan tiap-tiap balok dapat dihitung dari
perbandingan gaya dengan keseluruhan massa sistem. 10 . 5 50 s2 N m m m a F A B
= = + Σ = Jadi percepatan sistem benda adalah 10 m/s2. Untuk mencari gaya aksi
reaksi antara kedua balok kita dapat menerapkan hukum II Newton untuk salah
satu balok. Misalnya balok A resultan gaya adalah selisih gaya dorong dan gaya
reaksi balok B ( BA f ). Pada balok A berlaku rumus: 2 50 50 BA A BA A f m f m
a F − = − = Σ = f N BA 50 − = 2.10 = 20 Jadi = 30 N Gaya tersebut sama dengan
gaya yang diterima oleh balok B akibat aksi balok A Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 6 Penerapan Hukum-hukum Newton dalam Gerak 6 - 11 Rangkuman 1.
Permasalahan gerak dalam kehidupan sehari-hari dapat dijelaskan dengan
menggunakan Hukum Newton tentang gerak. 2. Permasalahan gerak pada benda diam
dan benda bergerak dengan kelajuan konstan dapat dianalisis dengan Hukum-hukum
Newton I tentang gerak. 3. Permasalahan gerak pada benda yang bergerak dengan
percepatan konstan dapat dianalisis dengan Hukum-hukum Newton II tentang ergak.
4. Permasalahan yang terkait dengan hubungan antar benda-benda dapat dianalisis
dengan Hukum-hukum Newton III tentang gerak
0 komentar:
Posting Komentar