hukum-newton

Panduan Lengkap Belajar Hukum Newton 1, 2 dan 3

Apa Itu Hukum Newton?

Hukum Newton – Kehidupan sehari-hari manusia pasti berkaitan dengan hukum Fisika. Adanya ilmu Fisika adalah untuk memahami dan melakukan observasi ataupun pengukuran terhadap hukum fundamental secara eksperimental dan kuatitatif.

Hukum-hukum fundamental yang berada di alam ditemukan menggunakan hukum-hukum Fisika sehingga dapat menjelaskan kenapa suatu gejala alam terjadi.

Dari Hukum fundamental tersebut juga dapat memprediksi berbagai macam eksperimen pada masa yang akan datang. Hukum fundamental merupakan suatu metode matematis yang digunakan untuk mengembangkan teori dan eksperimen.

Hukum Fisika banyak ditemukan oleh para ilmuwan dan filsuf dimulai pada abad pertengahan, dimana seluruh teori yang ada diragukan pada masa itu.

Namun konsep yang mereka utarakan menjadi perhatian dan menginspirasi orang-orang setelahnya untuk mempelajari dan membuktikan terkait teori yang mereka ungkapkan.

Salah satu Hukum Fisika yang terkenal dan sangat berguna sampai sekarang adalah Hukum Newton. Teori-teori terkait hukum Newton sudah dimulai semenjak zaman Yunani Kuno, pada saat munculnya filsuf seperti Aristoteles.

Hukum Fisika yang mempelajari tentang gerak benda (kecepatan dan percepatan) itulah Hukum Newton.

Sejarah Hukum Newton

Sesuai dengan namanya Hukum ini ditemukan oleh seorang ilmuwan bernama Sir Isaac Newton. Sir Isaac Newton hidup di zaman yang paling maju diantara ilmuwan terdahulunya di abad pertengahan.

Pada tahun 1642 Sir Isaac Newton dilahirkan di bumi dan pada tahun 1727 Dia wafat. Dia merupakan seorang pemuda Inggris yang menjadi seorang illmuwan besar setelah Dia menyelesaikan study-nya di Universitas Cambridge Inggris.  

Tidak hanya teori tentang Hukum Newton yang Dia temukan, masih banyak lagi karya besar lainnya yang Dia temukan seperti dalam bidang Kalkulus, teori gravitasi dan komposisi cahaya.

Namun teori gravitasilah yang menjadi penemuan terpentingnya, karena merupakan konsep final dari mekanika klasik yang menjadi perdebatan ilmuwan pada masa abad pertengahan sebelumnya.

Sir Isaac Newton berhasil menemukan tiga formula terkait hukum gerak benda dalam bukunya Philosophae Naturalis Principia Mathematica (1686)[26] yaitu:

HUKUM NEWTON 1 : HUKUM INERSIA

Hukum Inersia atau kelembaman adalah nama lain dari Hukum Kesatu Newton dimana asal dari hukum ini adalah percobaan dari Galileo.

Galileo melakukan suatu percobaan mengenai gerak suatu objek, Dia melukiskan pergerakan objek tersebut jika tidak dipengaruhi oleh gaya dari luar.

Kemudian seorang ilmuan lain bernama Descarter menguatkan percobaan Galileo dengan menyatakan bahwa suatu benda dengan gayanya sendiri akan tetap dalam posisinya dan bergerak dalam lintasan yang lurus. 

Bunyi Hukum Newton 1

“ 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 Pertama Newton

Pengertian Hukum Newton 1

Hukum Inersia dapat diinterpretasikan menjadi setiap benda dalam kedudukan tidak bergerak (diam) mempunyai kecenderungan untuk tetap diam atau akan terus bergerak jika dipaksa berubah dengan menerapkan gaya luar ke benda tersebut.

Dalam bahasa ilmiah sekarang yang dijelaskan oleh seorang ilmuwan bernama Serway menyatakan Hukum Newton 1 sebagai suatu ketiadaan gaya dari luar.

Hal ini jika dipandang dari sebuah benda yang diam dengan acuan inersia, maka benda tersebut akan berada pada kedudukannya (diam). Sedangkan Jika sebuah benda bergerak, maka benda tersebut akan tetap bergerak dengan kecepatan yang konstan.

Rumus Hukum Newton 1

Jika dilambangkan dalam notasi matematis Gaya adalah F, Percepatan adalah a, persamaan yang dihasilkan adalah  

∑ F = 0

Rumus Hukum Newton I

rumus hukum newton 1
Rumus Hukum Newton 1

Jika ∑F = 0 maka a=0 (benda tidak mengalami percepatan).
∑F = 0 tidak menunjukan resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, tapi tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut secara fisik.

Penerapan Hukum Newton 1

Ada banyak hal di sekeliling kita atau bahkan hal yang kita lakukan sendiri merupakan suatu contoh penerapan Hukum Newton I. Berikut ini merupakan beberapa contoh penerapannya  :

Bola Tolak peluru – pada pelajaran olahraga biasanya kita mempraktekan salah satu cabang atletis yaitu Tolak Peluru. Bola akan diam jika tidak diberikan gaya dari luar atau dalam hal ini tidak dilempar oleh tangan.

Hal ini membuktikan bahwa setiap benda yang diam, akan tetap menjaga kondisinya kecuali diberikan gaya dari luar yang menggerakkannya.

Dribbling Bola basket – bola basket akan terus memantul dengan gerakan yang beraturan lalu akan berhenti jika bola di pegang kedua tangan.

Start Jongkok Olahraga Lari – Sebelum peluit ditiup atlet lari tetap diam, pada saat wasit meniup peluit tanda lari dimulai kepada atlet, maka kaki atlet akan memberikan gaya tolakan sehingga atlet bergerak. Sebaliknya Atlet akan tetap diam apabila peluit belum ditiup.

Contoh Soal Hukum Newton 1

Soal 1.
Tentukan besar gaya yang bekerja pada tali jika Balok dengan massa sebesar 5 kg (berat w = 50 N) digantung menggunakan seutas tali dan kaitkan pada sebuah kayu. (Balok dalam posisi diam)

Panduan Lengkap Belajar Hukum Newton 1, 2 dan 3 1

Penyelesaian:
Karena balok dalam posisi diam, maka hukum Newton I berlaku .
T = gaya pada tali,

ΣF = 0
T – w = 0
T – 50 = 0
T = 50 N
Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut adalah 50 Newton.

HUKUM NEWTON 2 : HUKUM PERCEPATAN

Segala benda yang bergerak disekitar kita pasti dipengaruhi oleh gaya dari luar. Hal yang menjadi pernyataan adalah bagaimana benda itu tetap bergerak dalam kondisi itu.

Permasalahan ini dianggap sebagai masalah utama dalam hukum fisika klasik, yang mana telah ditemukan solusinya oleh Sir Isaac Newton dalam Hukum Newton II.

Dalam Hukum kedua Newton, percepatan benda sama dengan resultan gaya dibagi dengan masa benda. Hal tersebut mirip dengan hukum dinamika Aristoteles (vk=F/R), bedanya gaya menghasilkan percepatan sedangkan hukum dinamika menghasilkan kecepatan. 

Bunyi Hukum Newton 2

“ Jika ada resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda, maka akan dihasilkan suatu percepatan dalam arah yang sama dengan resultan gaya. Besarnya percepatan tersebut berbanding lurus terhadap resultan gaya dan berbanding terbalik terhadap massa bendanya

Hukum Newton II

Pengertian Hukum Newton 2

Percepatan yang dialami oleh suatu objek akan berbanding lurus dengan gaya yang mempengaruhinya. Pernyataan ini menunjukkan bagaimana Hukum kedua Newton atau bisa disebut juga Hukum Percepatan  (law of acceleration) terjadi.

Seorang ilmuwan bernama Serway menjelaskan bahwa ketika dilihat dari posisi diam, percepatan sebuah objek akan berbanding lurus terhadap gaya yang mempengaruhi objek itu dan berbanding terbalik terhadap masa objeknya.

Rumus Hukum Newton 2

∑ F = m.a

Rumus Hukum Newton II

rumus hukum newton 2
Rumus Hukum Newton 2

Penerapan Hukum Newton 2

Olahraga tolak peluru – bola yang dilempar oleh atlet akan lebih jauh dan cepat jika diberikan lemparan yang kuat begitu sebaliknya.

Semakin cepat dan kuat tangan mendorong bola, maka hukum inersia / kekekalan akan mempertahankan bola sejauh mungkin.

Olahraga bola basket – Ketika melakukan shooting percepatan pergerakan bola basket mempengaruhi jarak bola. Apabila jarak atlet dengan ring dekat maka gaya yang diberikan oleh tangan kecil. Sebaliknya jika jaraknya jauh maka gaya yang diberikan tang besar.

Olahraga Lari – Pelari harus menambahkan gaya kecepatan agar menghasilkan percepatan yang maksimal. Semakin besar gaya yang diberikan dari kaki oleh seorang atlit, maka akan semakin besar percepatan larinya. 

Contoh Soal Hukum Newton 2

Soal 1.
Dani menarik sebuah tabung dengan bantuan katrol. Gaya yang diberikan pada katrol F = 125 N tabung terangkat dengan kecepatan tetap. g = 10 m/s2. Jika gaya gesek katrol dan massa tali dapat diabaikan maka berapakah massa beban tersebut?

Panduan Lengkap Belajar Hukum Newton 1, 2 dan 3 2

Penyelesaian:
Besar gaya tegangan tali ini besarnya sama dengan gaya tarik F. Karena kecepatan beban yang bergerak ke atas konstan, maka berlaku Hukum Dua Newton.

                 ΣF = 0
            T – w = 0
         F – m.g = 0
125 – m.(10) = 0
  125 – 10.m = 0
            10.m = 125
                 m = 125/10
                 m = 12,5 kg
Jadi, massa beban tersebut adalah 12,5 kg.

HUKUM NEWTON 3 : AKSI-REAKSI

Dari dua Hukum sebelumnya terciptalah hukum yang ketiga yang merupakan perpaduan dari hukum sebelumnya.

Hukum ketiga menegaskan bahwa jika ada suatu Aksi, maka akan ada Reaksi dengan gaya yang sama dan saling berlawanan.

Hal ini dapat diartikan suatu benda A yang memberikan gaya terhadap benda B akan menghasilkan gaya yang sama besar dari benda B terhadap benda A.

Hukum ini bisa di umpamakan dengan “Setiap ada Aksi pasti ada Reaksi yang berlawanan”.

Bunyi Hukum Newton 3

“Jika benda I mengerjakan gaya terhadap benda II maka benda II mengerjakan gaya pada benda I yang besarnya sama, tetapi dengan arah yang berlawanan dengan arah gaya dari benda I”

Hukum Ketiga Newton 

Pengertian Hukum Newton 3

Suatu objek/benda memberikan gaya pada objek/benda lain, maka benda yang lain tersebut membalikkan gaya yang diberikan dari objek/benda sebelumnya. Pernyataan ini merupakan penjelasan sederhana dari Hukum Newton III, dengan nama lain yaitu Hukum Aksi-Reaksi  (law of reaction).

Hukum ketiga Newton menunjukkan bahwa tidak akan ada gaya yang bekerja terhadap suatu benda jika hanya ada satu benda.

Jadi memerlukan dua benda yang saling berinteraksi satu sama lain sehingga gaya yang bekerja selalu berpasangan dan bertolak belakang.

Rumus Hukum Newton 3

Faksi = -Freaksi

Rumus Hukum Newton II

rumus hukum newton 3
Rumus Hukum Newton 3

Penerapan Hukum Newton 3

Kaki menginjak tanah – saat kita berjalan dengan menyentakkan kaki di tanah, maka tanah akan memberikan gaya yang sama dengan gaya yang kaki kita berikan. 

Pantulan bola basket – Saat melakukan dribbling bola basket, pasti menggunakan lantai sebagai tempat untuk memantulkan bola tersebut keatas.  Lantai akan memberikan gaya reaksi terhadap bola saat bola jatuh kelantai dan memantulkannya kembali keatas.

Saling dorong – pada saat tangan seseorang mendorong tangan orang lain atau bisa dikatakan saling mendorong. Maka tangan kedua orang tersebut saling memberikan gaya yang sama yang saing bertolak belakang .

Pesawat Jet dan Roket – untuk bisa terbang pesawat jet dan roket memanfaatkan gaya tolakan atau reaksi dari bumi.

Contoh Soal Hukum Newton 3

Soal 1.
Sebuah buku ditaruh di atas meja. Akan ada 4 gaya yang bekerja pada buku dan meja seperti pada gambar yaitu : 
 W = berat buku.
 N = gaya tekan normal meja terhadap buku.
 N’= gaya tekan normal buku pada meja.
 Fg = gaya gravitasi bumi pada buku.

Panduan Lengkap Belajar Hukum Newton 1, 2 dan 3 3

Tentukan pasangan gaya aksi-reaksinya!

Penyelesaian:
Sifat gaya aksi-reaksi : dua benda, sama besar, dan berlawanan arah.

Dari sifat tersebut dapat ditentukan dua pasang aksi-reaksi yaitu:
– W dengan Fg
– N dengan N’
w dan N bukan aksi-reaksi karena bekerja pada satu benda (buku) tetapi hubungan N = w merupakan hukum I Newton yaitu ΣF = 0.

 

Soal 2.
Tentukan pasangan gaya aksi-reaksi pada seekor ikan yang berenang dengan siripnya!.
Penyelesaian:
Gaya aksi: gaya dorong dari sirip ikan terhadap air.
Gaya reaksi: gaya dorong dari air terhadap sirip ikan sehingga ikan dapat bergerak maju.

HUKUM GRAVITASI

Ada lagi satu karya terbesar dari Sir Isaac Newton tentang gerak suatu benda yaitu Hukum Gravitasi. 

Kadang menurut kita masa dan berat sama saja malah sering mengsalah artikan antara keduanya. 

Contohnya saat kita menimbang berat badan dan membeli beras, yang kita tanyakan pasti berapa beratnya?. Padahal berat dan masa itu jelas berbeda.  

Sir Isaac Newton mendefinisikan massa adalah sifat dari suatu benda yang menentukan tingkat pengaruhnya terhadap percepatan dan memiliki satuan Kilogram.

Sedangkan berat adalah suatu gaya berat yang bekerja pada sebuah benda dan memiliki satuan Newton. Jadi berat merupakan percepatan yang disebabkan gravitasi.

Jadi selama ini yang kita tanyakan tentang berat ternyata adalah masa. Dalam istilah bahasa jawanya disebut “salah kaprah tur lumrah” yang artinya sesuatu yang jelas salahnya namun sudah menjadi hal yang umum digunakan dalam hal sehari-hari.

Hukum Gravitasi merupakan sebuah hukum yang telah diakui oleh dunia sehingga membuat nama Newton tersohor diseluruh dunia. 

Dalam menemukan gaya gravitasi Newton mendapatkan inspirasi ketika Dia sedang berada di bawah pohon apel dan sebuah apel jatuh tepat mengenai kepalanya.

Itulah yang membuatnya bertanya-tanya kenapa apel tersebut bisa jatuh kebawah. Disamping itu Newton mempelajari penemuan dari Kepler tentang pergerakan angkasa.

Kepler menjelaskan gerak suatu planet dalam mengelilingi matahari adalah kombinasi dari gerak garis lurus yang dimiliki jika tak ada gaya yang bekerja pada planet tersebut karena gaya tarik dari matahari.

Sudah berabad-abad lamanya penemuan tersebut dipikirkan oleh para cendekiawan pada masanya. Hal ini menunjukkan betapa luas dan luar biasa ilmu yang Allah SWT berikan yang tidak akan pernah habis dikaji oleh manusia dari waktu ke waktu.

Jadi Hukum Newton bukanlah karya Sir Isaac Newton semata, melainkan perpaduan dari hasil pemikiran ilmuwan-ilmuwan sebelumnya yang begitu giat mendalami dan mempelajari rahasia gerak suatu benda di alam ini.

Hukum Newton di Era Modern

Ilmu fisika tentang Hukum Newton telah mengalami perkembangan terus menerus hingga akhirnya melahirkan teori-teori baru, salah satunya yang dikenal sebagai  mekanika kuantum.

Mekanika kuantum merupakan buah pemikiran dari tokoh-tokoh ilmuwan modern seperti Max Planck, Neils Bohr dan Albert Einstein. Mereka mendefinisikan konsep ruang dan waktu lebih detil lagi. 

Dalam sebuah film berjudul “Einstein dan Eddington (2008)” menceritakan bagaimana fanatisme yang berlebihan terhadap Newton, menjadikan teori yang diajukan oleh Einstein ditolak oleh sebagian ilmuwan lain yang mengoreksi teori mekanika Newton.

Namun pada akhirnya teori dari Einstein tentang relativitas yang bertentangan dengan teori Newton diterima sampai sekarang.

Film tersebut mengajarkan kita betapa pentingnya mempelajari hal yang fundamental. Jadi sebelum mempelajari teori Einstein mengenai mekanika fisika kuantum harus mempelajari dulu teori Hukum Newton.

Ayo Komentari Artikel Ini