Hukum Newton Ihwal Gerak - Bahan Fisika

Ilmuwan yang sangat berjasa dalam mempelajari hubungan antara gaya dan gerak ialah Isaac Newton, seorang ilmuwan Inggris. Newton mengemukakan tiga buah hukumnya yang dikenal dengan Hukum Newton I, Newton II dan Hukum Newton III

1. Pengertian Gaya

Dalam kehidupan sehari-hari, tiap orang sebetulnya punya konsep dasar ihwal gaya. Misalnya pada waktu kita menarikdanunik atau mendorong suatu benda atau kita menendang bola, kita menyampaikan bahwa kita mengerjakan suatu gaya pada benda itu.

Gaya sanggup mengubah arah gerak suatu benda, gaya sanggup mengubah bentuk suatu benda serta gaya juga sanggup mengubah ukuran suatu benda dengan syarat gaya yang kita diberikan cukup besar.

Gaya mengakibatkan percepatan. Arah gaya searah dengan arah percepatan. Dari sini sanggup disimpulkan bahwa gaya ialah bemasukan yang memiliki besar dan arah. Ini berarti, gaya sanggup digolongkan sebagai sebuah vektor.

Satuan gaya ialah Newton , satu Newton ialah besarnya gaya yang dibutuhkan untuk menjadikan percepatan 1 m.s^-2 pada benda bermassa 1 kg. Disamping Newton, satuan gaya sering ditulis juga dalam bentuk kg m/s² . 1 Newton = 1 kg m/s² Dalam sistern satuan lain ibarat cgs, satuan gaya ditetapkan dalam 1 dyne 1 dyne = 1 gr cm/s².

Gambar 1 Gaya satu Newton

Hubungan antara dyne dan Newton ialah :

1 Newton = 10⁵ dyne

Newton sering disingkat dengan N.

2. Hukum Newton I

Benda yang membisu akan bergerak bila didiberi gaya. Benda yang sudah bergerak dengan kecepatan tertentu, akan tetap bergerak dengan kecepatan itu bila tidak ada gangguan (gaya). Hal diatas ialah dasar dari Hukum Newton I yang sanggup dituliskan sebagai diberikut:

“ Jika gaya total yang bekerja pada benda itu sama dengan nol, maka benda yang sedang membisu akan tetap membisu dan benda yang sedang bergerak lurus dengan kecepatan tetap akan tetap bergerak lurus dengan kecepatan tetap.”

Secara sederhana Hukum Newton I menyampaikan bahwa perecepatan benda nol bila gaya total (gaya resultan) yang bekerja pada benda sama dengan nol. Secara matematis sanggup ditulis.

( 1.0 )

Sebenarnya pernyataan aturan Newton I di atas sudah pernah diucapkan oleh Galileo beberapa tahun sebelum Newton lahir Galileo mengatakan:

“Kecepatan yang didiberikan pada suatu benda akan tetap dipertahankan bila tiruana gaya penghambatnya dihilangkan.”

3. Hukum Newton II

Hukum Newton II akan membicarakan keadaan benda bila resultan gaya yang bekerja tidak nol. Bayangkan anda mendorong sebuah benda yang gaya F dilantai yang licin sekali sehingga benda itu bergerak dengan percepatan a. Menurut hasil percobaan, bila gayanya diperbesar 2 kali ternyata percepatannya menjadi. 2 kali lebih besar. Demikian juga bila gaya diperbesar 3 kali percepatannya lebih besar 3 .kali lipat. Dan sini kita simpulkan bahwa percepatan sebanding dengan resultan gaya yang bekerja.

Sekarang kita lakukan percobaan lain. Kali ini massa bendanya divariasi tetapi gayanya dipertahankan tetap sama. Jika massa benda diperbesar 2 kali, ternyata percepatannya menjadi 1⁄2 kali. Demikian juga bila massa benda diperbesar 4 kali, percepatannya menjadi 1⁄4 kali percepatan tiruanla. Dan sini kita bisa simpulkan bahwa percepatan suatu benda berbanding terbalik dengan massa benda itu.

Kedua kesimpulan yang diperoleh dari eksperimen tersebut sanggup diringkaskan dalam Hukum Newton II :

“Percepatan suatu benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massanya.”

Secara matematis aturan Newton II sanggup ditulis sebagai diberikut :

( 1.2 )

ΣF = resultan gaya yang bekerja

m = massa benda

a = percepatan yang ditimbulkan

jika dalam bentuk vektor maka penulisannya ialah :

Σf_x = m.a_x

Σf_y = m.a_y

Σf_z = m.a_z

4. Hukum Newton III

Hukum Newton III berbunyi :

“Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka benda yang kedua ini mengerjakan gaya pada benda yang pertama yang besarnya sama dengan gaya yang diterimatapi arahnya berlawanan.”

( 1.3 )

F_aksi = gaya yang bekerja pada benda

F_reaksi = gaya yang bereaksi jawaban gaya aksi

Hukum ketiga menyatakan bahwa tidak ada gaya timbul di alam semesta ini, tanpa keberadaan gaya lain yang sama dan berlawanan dengan gaya itu. Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah benda (aksi) maka benda itu akan mengerjakan gaya yang sama besar namun berlawanan arah (reaksi). melaluiataubersamaini kata lain gaya selalu muncul berpasangan. Tidak pernah ada gaya yang muncul sendirian!

5. Macam – macam gaya

a. Gaya berat

Gaya berat (W) ialah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Gaya berat selalu tegak lurus kebawah dimana pun posisi benda diletakkan, apakah dibidang horizontal, vertical ataupun bidang miring

 Arah vektor gaya berat

b. Gaya Normal

Gaya normal ialah gaya yang bekerja pada bidang sentuh antara dua prmukaan yang bersentuhan, dan arahnya selalu tegak lurus bidang sentuh.

Arah vektor gaya normal

c. Gaya Gesek

Gaya gesek termasuk gaya normal gaya ini muncul bila permukaan dua benda bersentuhan secara lansung secara fisik. Arah ukiran searah dengan permukaan bidang sentuh dan berlawanan dengan arah kecendrungan gerak. Gaya gesek ada dua macam yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek statis. Bila bidang sentuh tidak licin, maka gaya kontak memiliki komponen sepanjang bidang sentuh yang disebut gaya ukiran statik, dan gaya ukiran untuk benda dalam keadaan bergerak disebut gaya ukiran kinetik. Arah gaya ukiran ini selalu sepanjang bidang sentuh dan berusaha melawan gerak relatif bidang sentuhnya.

Besar gaya gesek statik memiliki batas maksimum, nilai maksimumnya sebanding dengan gaya normal N dan konstanta perbandingan = μ_s disebut koefisien ukiran statik f_smax = μ_s N.

Arah vektor gaya gesek

d. Gaya tegang tali

Gaya tegangan tali disebut juga tegangan tali ialah gaya yang bekerja pada ujung-ujung tali lantaran tali itu tegang. Jika tali dianggap enteng maka gaya tegangan tali pada kedua ujung tali yang sama dianggap sama besarnya.

Gaya Tegangan Tali

6. Inersia (Kelembaman)

Inersia ialah kecenderungan suatu benda untuk tetap membisu atau tetap bergerak lurus dengan kecepatan tetap. (bergerak lurus beraturan) Hukum Newton I sering disebut Hukum Inersia lantaran aturan Newton I ini menyatakan bahwa suatu benda cenderung tetap membisu atau tetap bergerak dengan kecepatan tetap, asalkan tidak ada gaya yang rnengganggunya.

Hukum Newton I spesialuntuk berlaku pada suatu kerangka pola yang disebut kerangka inersia. Kerangka inersia didefinisikan sebagai suatu kerangka pola yang tidak dipercepat. Kerangka inersia ini sanggup berupa kerangka membisu atau kerangka yang bergerak beraturan dengan kecepatan tetap. Semua aturan Fisika yang berlaku dalam suatu kerangka inersia berlaku gaya pada kerangka inersia yang lain.

7. Massa

Misalkan kita memiliki 2 benda berukuran sama dalam keadaan diam. Yang satu terbuat Besi dan yang lain dari kayu. Jika kita ingin menggerakkan benda ini, kita membutuhkan gaya yang lebih besar untuk besi dibandingkan kayu.

Dua benda yg tidak sama jenis

Hal ini disebabkan besi memiliki inersia (kecenderungan untuk tetap diam) yang besar dibandingkan kayu. melaluiataubersamaini kata lain besi lebih susah digerakkan dibandingkan kayu. Semakin besar inersia suatu benda semakin cenderung benda ini ingin mempertahankan posisi diamnya, hasilnya untuk menggerakkan benda yang lebih besar inersianya dibutuhkan gaya yang lebih besar. (Catatan: pengertian inersia sebetulnya bukan untuk benda yang membisu saja, tapi juga untuk benda yang bergerak dengan kecepatan tetap). Massa inersia (atau lebih dikenal dengan massa) didefinisikan sebagai ukuran inersia. Massa suatu benda menyampaikan berapa besar kecenderungan suatu benda untuk tetap membisu atau bergerak lurus beraturan. Satuan massa dalam SI ialah kg. Dari definisi massa kita boleh menyampaikan bahwa lebih susah mempercepat benda yang bermassa besar bandingkan benda yang bermassa kecil. melaluiataubersamaini gaya yang sama kita bisa mempercepat benda yang massanya 6 kg dua kali lebih besar dibandingkan dengan benda yang massanya 3 kg.

Benda dengan massa m

Massa suatu benda sanggup ditentukan dengan membandingkan percepatan yang dihasilkan oleh suatu gaya pada benda-benda yang tidak sama. Anggap suatu gaya bekerja pada suatu benda (kita anggap massanya m₁). Percepatan yang dihasilkan ialah a₁ . Anggap gaya yang sama bekerja pada benda lain (yang massanya kita anggap m₂) dan percepatan yang dihasilkan ialah a₂. Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa perbandingan kedua massa ialah perbandingan terbalik dari besarnya percepatan kedua benda itu.

( 1.4 )

Jika massa dari salah satu benda diketahui (misalnya massa standard, 1 kg) maka massa benda yang lain sanggup diketahui.

8. Berat

Berat ialah gaya yang dilakukan oleh bumi terhadap sebuah benda. Jika bumi kita anggap bundar arah gaya ini ialah ke sentra bumi. Definisi yang lebih sempurna terkena berat : Berat suatu benda ialah resultan gaya gravitasi pada benda itu jawaban benda-benda di alam semesta ini.

Makara berat benda sesungguhnya tidak spesialuntuk tergantung pada gaya gravitasi bumi saja. juga gravitasi dari bintang dan plguat-plguat. Namun dalam perhitungan, berat benda di bumi kita cukup menghitung gaya gravitasi jawaban tarikan bumi saja. Kontribusi gaya jawaban tarikan bintang-bintang sangat kecil lantaran jarak bintang sangat jauh.

Kita sudah pelajari bahwa benda yang jatuh bebas mengalami percepatan jatuh bebas g. melaluiataubersamaini memakai definisi berat diatas dan memakai aturan Newton II a = g, kita peroleh :

( 1.5 )

lantaran berat, W tergantung pada g maka berat suatu benda tergantung pada dimana benda itu berada. Ini tidak sama dengan massa. Massa benda seiaiu sama. manapun benda itu diletakkan.

Bagikan Artikel ini