HUKUM NEWTON DAN PENERAPANNYA
Berikut ini akan dijelaskan mengenai dasar-dasar materi tentang hukum newton. Hukum newton merupakan salah satu materi yang akan dipelajari oleh siswa SMA kelas X. Semoga materi ini akan mudah dipelajari…
Hukum Newton
Pada pembahasan sebelumnya kita telah mempelajari gaya. Gaya yang dikenakan atau diberikan pada suatu benda dapat mengakibatkan perubahan bentuk dan atau gerak benda tersebut. Kali ini kita akan mempelajari gerak benda dan gaya yang memengaruhi gerak benda tersebut.
Permasalahan gerak dan penyebabnya telah menarik perhatian para ahli filsafat alam selama berabad-abad. Permasalahan ini mulai menemukan titik terang pada masa Galileo dan Newton.
Pada abad ke-17, Galileo menyadari bahwa suatu benda menjadi lebih lambat atau lebih cepat jika sejumlah gaya bekerja pada benda tersebut. Jika gaya yang bekerja pada benda dihilangkan maka benda akan terus bergerak pada garis lurus.
Galileo menyatakan bahwa suatu benda akan mengalami perubahan kelajuan hanya saat benda dikenai suatu gaya. Dia juga berpendapat bahwa suatu benda akan bertambah cepat atau melambat selama gaya yang bekerja pada benda tidak saling meniadakan.
Berdasarkan gagasan Galileo tersebut, seorang ilmuwan Inggris, yaitu Sir Isaac Newtonmenjelaskan tentang gaya dan gerak.
Gagasan-gagasan Newton dituangkan melalui ketiga hukumnya dalam buku berjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathemathica atau yang lebih dikenal sebagai Principia.
Ketiga hukum tentang gerak dan gaya yang dikemukakan oleh Newton dikenal sebagai hukum Newton. Hukum I dan II Newton mengikuti gagasan yang dikemukakan oleh Galileo.
Sedangkan hukum III Newton membicarakan mengenai gaya aksi dan reaksi. Apa dan bagaimana penerapan ketiga hukum Newton tersebut akan kita pelajari berikut ini.
- Hukum I Newton
Hukum I Newton berbunyi:
“Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.”
Hukum Newton I juga dapat dinyatakan bila sebuah benda dalam keadaan diam maka benda itu akan tetap diam dan jika bergerak dengan kecepatan tetap akan terus bergerak dengan kecepatan tetap contohnya sebagai berikut :
1.ketika kita naik mobil tiba-tiba direm, maka badan cenderung ke depan
2.Ketika kita naik motor tiba-tiba di rem mendadak maka akan terdorong ke belakang
3.Ketika kita nenarik kertas dengan cepat maka uang diatas kertas seperti gambar disamping akan tetap ditempatnya
Secara matematis dinyatakan sebagai berikut ini :
Keterangan : F = Resultan gaya (N)
Contoh soal dan Pembahasannya:
Perhatikan gambar berikut!
Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 12 N ke arah kanan. Jika koefisien gesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :
a) Gaya normal
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
c) Percepatan gerak benda
a) Gaya normal
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
c) Percepatan gerak benda
Pembahasan
Gaya-gaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:
Gaya-gaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:
a) Gaya normal
Σ Fy = 0
N − W = 0
N − mg = 0
N − (10)(10) = 0
N = 100 N
Σ Fy = 0
N − W = 0
N − mg = 0
N − (10)(10) = 0
N = 100 N
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
Cek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:
fsmaks = μs N
fsmaks = (0,2)(100) = 20 N
Ternyata gaya gesek statis maksimum masih lebih besar dari gaya yang menarik benda (F) sehingga benda masih berada dalam keadaan diam. Sesuai dengan hukum Newton untuk benda diam :
Σ Fx = 0
F − fges = 0
12 − fges = 0
fges = 12 N
Cek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:
fsmaks = μs N
fsmaks = (0,2)(100) = 20 N
Ternyata gaya gesek statis maksimum masih lebih besar dari gaya yang menarik benda (F) sehingga benda masih berada dalam keadaan diam. Sesuai dengan hukum Newton untuk benda diam :
Σ Fx = 0
F − fges = 0
12 − fges = 0
fges = 12 N
c) Percepatan gerak benda
Benda dalam keadaan diam, percepatan benda NOL
Benda dalam keadaan diam, percepatan benda NOL
- Hukum II Newton
Bunyi hukum II Newton :
“Percepatan dari suatu benda akan sebanding dengan jumlah gaya (resultan gaya) yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massanya”.
Definisi hukum II Newton adalah benda yang mengalami gaya akan mendapat percepatan yang besarnya ;
- Berbanding lurus (sebanding) dengan besar resultan gaya-gaya yang mempengaruhinya.
- Berbanding terbalik dengan massa benda itu
Secara Sistematis dapat ditulis :
a = percepatan benda (m/s2)
F = gaya (N)
m = massa benda (kg)
Contoh penerapan hukum II newto dalam kehidupan sehari-hari :
- Bola yang diam kemudian ditendang maka bola akan bergerak dengan percepatan tertentu.
b. Andong yang diam kemudian ditarik oleh kuda maka andong akan bergerak dengan percepatan tertentu.
Contoh soal dan Pembahasannya:
Perhatikan gambar berikut, benda mula-mula dalam keadaan diam!
Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 25 N ke arah kanan. Jika koefisien gesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :
a) Gaya normal
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
c) Percepatan gerak benda
d) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekon
a) Gaya normal
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
c) Percepatan gerak benda
d) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekon
Pembahasan
Tentukanlah komponen-komponen gaya apa saja yang bekerja pada benda tersebut, dari situlah diketahui penyelesaiannya menggunakan hukum II newton.
a) Gaya normal
Σ Fy = 0
N − W = 0
N − mg = 0
N − (10)(10) = 0
N = 100 N
Σ Fy = 0
N − W = 0
N − mg = 0
N − (10)(10) = 0
N = 100 N
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
Cek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:
fsmaks = μs N
fsmaks = (0,2)(100) = 20 N
Ternyata gaya yang gesek statis maksimum (20 N) lebih kecil dari gaya yang menarik benda (25 N), Sehingga benda bergerak. Untuk benda yang bergerak gaya geseknya adalah gaya gesek dengan koefisien gesek kinetis :
fges = fk = μk N
fges = (0,1)(100) = 10 N
Cek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:
fsmaks = μs N
fsmaks = (0,2)(100) = 20 N
Ternyata gaya yang gesek statis maksimum (20 N) lebih kecil dari gaya yang menarik benda (25 N), Sehingga benda bergerak. Untuk benda yang bergerak gaya geseknya adalah gaya gesek dengan koefisien gesek kinetis :
fges = fk = μk N
fges = (0,1)(100) = 10 N
c) Percepatan gerak benda
Hukum Newton II :
Σ Fx = ma
F − fges = ma
25 − 10 = 10a
a = 15/10 = 1,5 m/s2
Hukum Newton II :
Σ Fx = ma
F − fges = ma
25 − 10 = 10a
a = 15/10 = 1,5 m/s2
d) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekon
S = Vo t + 1/2 at2
S = 0 + 1/2(1,5)(22)
S = 3 meter
S = Vo t + 1/2 at2
S = 0 + 1/2(1,5)(22)
S = 3 meter
C. Hukum III Newton
Bunyi Hukum III Newton :
“Apabila sebuah benda diberi gaya maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama sebagai balasan dimana gaya balasan tersebut sama besar dengan gaya yang diterima tetapi arahnya berlawanan”. Hukum III Newton juga disebut hukum aksi reaksi.
“Apabila sebuah benda diberi gaya maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama sebagai balasan dimana gaya balasan tersebut sama besar dengan gaya yang diterima tetapi arahnya berlawanan”. Hukum III Newton juga disebut hukum aksi reaksi.
Mengapa kaki terasa sakit saat menendang tembok ?. hal ini disebabkan saat kita memberikan gaya (menendang) tembok maka tembok juga akan membalas dengan gaya yang besarnya sama kepada kaki kita. Gaya yang kita berikan pada tembok saat menendang tembok disebut gaya aksi, gaya aksi ini arahnya menuju tembok. Sedangkan gaya yang tembok berikan disebut gaya reaksi, gaya reaksi arahnya menjauhi tembok.
Secara matematis dapat dituliskan:
Demikian materi tentang hukum newton yang dapat saya sampaikan. Semoga pembahasan yang saya berikan mudah dipahami oleh pembaca sekalian.
Sumber :
No comments:
Post a Comment