HUKUM NEWTON 1, 2 DAN 3

Hukum newton 1 2 dan 3

2.1.    Pengertian Hukum Newton

          Hukum-hukum Newton adalah hukum yang mengatur tentang gerak. Hukum gerak Newton itu sendiri merupakan hukum yang fundamental. Artinya, pertama hukum ini tidak dapat dibuktikan dari prinsip-prinsip lain. Kedua, hukum ini memungkinkan kita agar dapat memahami jenis gerak yang paling umum yang merupakan dasar mekanika klasik.

     Hukum gerak Newton adalah tiga hukum yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophi Naturalis Principa Mathematica, pertama kali ditebitkan pada 05 Juli 1687.

2.2.    Hukum I Newton

            2.2.1.   Bunyi Hukum I Newton

            “ Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda diam akan tetap diam dan benda bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan “

  2.2.2.   Hukun Newton Pertama Sebagai Hukum Kelembaman

         Hukum pertama Newton menyatakan bahwa sebuah benda dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja pada benda itu. Kecenderungan ini digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan diamnya ( malas bergerak ), dan benda yang mula-mula bergerak akan mempertahankan keadaan bergeraknya ( malas berhenti ). Sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan geraknya ( diam atau bergerak ) inilah yang disebut kelembaman atau inersia ( kemalasan ). Oleh karena itu hukum pertama Newton disebut juga hukum Kelembaman atau Hukum inersia.

Contoh penerapan hukum I Newton yaitu :

(i)      Sediakan alat-alat antara lain Kelereng, kertas, dan meja!

(ii)     Letakkan kelereng di atas kertas pada meja yang mendatar hingga keadaan kelereng diam!

(iii)    Tarik kertas dengan mendadak / sentakan!

 

                 2.2.2.1. Gambar Kelereng ditarik mendadak

(iv)    Ulangi langkah (ii) tetapi kertas ditarik perlahan-lahan, kemudian hentikan kertas tersebut secara mendadak!

                   2.2.2.2. Gambar Kelereng ditarik Pelan-pelan

(v)     Amati yang terjadi!    

         Berdasarkan kegiatan diatas, dapat disimpulkan bahwa setiap benda yang diam cenderung untuk tetap diam dan benda yang bergerak lurus beraturan cenderung untuk tetap bergerak lurus beraturan ( ingin mempertahankan keadaannya ). Sifat demikian itulah yang disebut sebagai kelembaman ( inersia ) suatu benda.

Hukum I Newton dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan :

2.3.  Hukum II Newton

            2.3.1.   Bunyi Hukum II Newton

            “ Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan besar gaya itu ( searah dengan gaya itu ) dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut”.

Secara matematis dapat ditulis :

a =	F
	m

Dimana :

F  = gaya, Satuannya N

m = massa, Satuannya Kg

a  =  Percepatan, Satuannya ms^-2

2.3.2.   Gaya, Massa, dan Hukum Kedua Newton

         Hukum kedua Newton menetapkan hubungan antara besaran dinamika gaya dan massa dan besaran kinematika percepatan, kecepatan, dan perpindahan. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda  mengubah kecepatannya, artinya dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkan jika gaya itu adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya gaya adalah hasil kali massa benda dan besarnya percepatan yang dihasilkan gaya. Massa adalah sifat intristik sebuah benda mengukur resistensinya terhadap percepatan.

Contoh penerapan Hukum II Newton :

         Pada gambar disamping, sebuah benda ditarik dengan gaya F. Dengan adanya gaya F, maka benda bergerak dengan percepatan a. Pada kasus yang kedua, benda dengan massa m ditarik oleh 2 orang dengan gaya 2F. Pada Kasus yang kedua ini, benda bergerak dengan percepatan 2a, massa benda ditambah dan ditarik dengan gaya F. Pada kasus yang ketiga benda bergerak dengan percepatan a/2 .

Dalam hukum ini, Newton menyimpulkan sebagai berikut :

1.      Percepatan benda yang disebabkan adanya resultan gaya pada benda dengan massa m berbanding langsung ( sebanding ) dengan besar resultan gaya. Makin besar gaya, makin besar percepatan.

2.      Percepatan benda yang disebabkan adanya resultan gaya pada benda berbanding terbalik dengan massa benda m. Makin besar massa, makin kecil percepatan.

Secara matematis Hukum II Newton dituliskan sebagai :

Contoh soal :

         Mobil-mobilan bermassa 2 Kg diam diatas lantai licin, kemudian diberi gaya tertentu dan bergerak dengan percepatan 10m/s². Berapakah gaya yang diberikan pada mobil-mobilan?

Diketahui :  m  =  2 Kg

                    a   =  10 m/s²

Ditanya :  F ?

Jawab :  F   = m.a

                   = 2 Kg . 10 m/s²  =  20 N

2.4.  Hukum III Newton

          Hukum III Newton tentang gerak menyatakan bahwa bila suatu benda melakukan gaya pada benda lainnya, maka akan menimbulkan gaya yang besarnya sama dengan arah yang berlawanan. Dengan kata lain, Hukum III Newton ini berbunyi :

Gaya aksi        =  gaya reaksi.

Gaya aksi        =  gaya yang bekerja pada benda.

Gaya reaksi     =  gaya reaksi benda akibat gaya aksi.

          Untuk setiap gaya aksi yang dilakukan, selalu ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan, atau gaya interaksi antara dua buah benda selalu sama besar tetapi berlawanan arah. Harus selalu diingat bahwa pasangan gaya yang dimaksudkan dalam Hukum III Newton ini bekerja pada dua benda yang berbeda. Gaya mana yang merupakan gaya reaksi pada dasarnya tidak dapat ditentukan. Namun demikian, biasanya dalam soal fisika disebutkan bahwa gaya aksi adalah gaya yang kita lakukan, meskipun sebenarnya bisa dipertukarkan.

          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 ). Dengan kata lain gaya selalu muncul berpasangan. Tidak pernah ada gaya yang muncul sendirian.

          Sebagai Contoh, ketika kita berjalan, telapak kaki kita mendorong tanah kebelakang ( aksi ). Sebagai reaksi, tanah mendorong telapak kaki kita ke depan, sehingga kita berjalan kedepan.            

          Contoh lain, Ketika seseorang mendayung perahu, pada waktu mengayunkan dayung, pendayung mendorong air ke belakang ( aksi ). Sebagai reaksi, air memberi gaya pada dayung kedepan sehingga perahu bergerak kedepan.

          Secara matematis, Hukum III Newton ditulis sebagai berikut :

FA  =  -  FB

Atau

Faksi  = - Freaksi

          Yang bisa dibaca sebagai “ gaya benda A yang bekerja pada benda B sama dengan negativ gaya benda B yang bekerja pada benda A ”

2.5.    Perbedan Berat dan Massa

          2.5.1.     Berat

         Gaya yang paling umum dalam pengalaman sehari-hari adalah gaya tarikan grafitasi bumi pada sebuah benda. Gaya ini dinamakanberat benda, w. Jika kita menjatuhkan sebuah benda dekat permukaan bumi dan mengabaikan resistensi udara sehinngga satu-satunya gaya yang bekerja pada benda itu adalah gaya karena grafitasi (keadaan ini dinamakan jatuh bebas), benda dipercepat ke bumi dengan percepatan 9,81 m/s2. Pada tiap titik di ruang, percepatan ini sama untuk semua benda, tak tergantung massanya. Kita namakan nilai percepatan ini g. Dari hukum kedua Newton, kita dapat menulis gaya grafitasi Fg pada benda bermassa m sebagai :

Fg = ma

Dengan menggunakan a = g dan menulis w untuk gaya grafitasi, kita dapatkan :                                          

w = mg

         Karena g adalah sama untuk semua benda di suatu titik, kita dapat menyimpulkan bahwa berat benda sebanding dengan massanya. Namun pengukuran g yang teliti di berbagai tempat menunjukkan bahwa g tidak mempunyai nilai yang sama di mana-mana.

         Gaya tarikan bumi pada benda berubah dengan lokasi. Secara khusus, di titik-titik di atas permukaan bumi, gaya karena gravitasi berubah secara terbalik dengan kuadrat jarak benda dari pusat bumi. Jadi, sebuah benda memiliki berat sedikit lebih kecil pada ketinggian yang sangat tinggi dibandingkan pada ketinggian laut. Medan gravitasi juga sedikit berubah dengan garis lintang karena bumi tidak tepat bulat tetapi agak datar di kutub-kutubnya. Jadi,berat tidak seperti massa,bukan sifat intrinsik benda itu sendiri. Satuan SI untuk berat adalah N (Newton).

2.5.2.     Massa

         Massa adalah sifat intrinsik dari sebuah benda yang menyatakan resistensinya terhadap percepatan. Massa sebuah benda dapat dibandingkan dengan massa benda lain dengan menggunakan gaya yang sama pada masing- masing benda dan dengan mengukur percepatannya. Dengan demikian rasio massa benda-benda itu sama dengan kebalikan rasio percepatan benda-benda itu yang dihasilkan oleh gaya yang sama :

m1/m2 = a1/a2

Satuan SI untuk massa adalah kg (kilogram)

     Untuk lebih jelasnya perbedaan antara berat dan massa dapat kita lihat pada tabel berikut :

No.	Massa	Berat
1.	Massa adalah jumlah / banyaknya zat itu sendiri.	Berat adalah gaya tarik bumi terhadap benda.
2.	Disemua tempat harganya tetap	Harganya tidak tetap, terdantung dari tempat itu.
3.	Satuan ( SI ) Kg	Satuan Newton ( N )
4.	Merupakan besaran skala	Merupakan besaran vektor
5.	Dapat diukur dengan neraca ohauss dan neraca pegas.	Dapat diukur dengan neraca pegas.