Yang dimaksud dengan Hukum Newton adalah hukum fisika yang menjadi dasar bagi mekanika klasik, yang terdiri dari tiga macam yaitu Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.
Ketiga Hukum Newton tersebut menjelaskan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya.
Hukum Newton 1
Hukum Newton I adalah salah satu hukum tentang gerak yang menjelaskan sifat kelembaman suatu benda yakni kecenderungan suatu untuk mempertahankan keadaannya.
Bunyi Hukum I Newton
Hukum Newton I menyatakan bahwa:
Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi gaya total yang tidak nol.
Isaac Newton – Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687
Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diam atau gerak tetapnya pada garis lurus disebut inersia (kelembaman).
Oleh karena itu, Hukum Newton I sering disebut juga dengan Hukum Inersia atau Hukum Kelembaman.
Rumus Hukum Newton I
Secara matematis, Hukum I Newton dirumuskan sebagai berikut.
Dari rumus di atas, dapat dikatakan bahwa:
- percepatan pada benda sama dengan nol
- kecepatan benda konstan
- benda akan tetap diam atau bergerak lurus
- benda bergerak lurus beraturan dengan kecepatan konstan.
Contoh Hukum Newton I
Contoh Hukum Newton I dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika kita berada di dalam angkot yang sedang melaju cepat.
Kemudian sang supir mengerem mobil secara mendadak karena ada kucing lewat. Akibatnya, badan kita akan terdorong ke depan.
Contoh lain, ketika tengah duduk di dalam angkot yang tengah berhenti menunggu penumpang tiba-tiba bergerak ke depan karena berhenti di tempat yang dilarang. Akibatnya, badan kita akan terdorong ke belakang.
Contoh Soal Hukum Newton I dan Pembahasannya
1. Jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol, maka
- Benda tidak akan dipercepat
- Benda selalu diam
- Perubahan kecepatan benda nol
- Benda tidak mungkin bergerak lurus beraturan.
Pernyataan yang benar adalah …
A. (1), (2), dan (3)
B. (1) dan (3) saja
C. (2) dan (4) saja
D. (4) saja
E. (1), (2), (3), (4)
Jawaban : B
Pembahasan:
Dari Hukum I Newton, jika ΣF = 0 maka:
- percepatan pada benda sama dengan nol
- kecepatan benda konstan
- benda akan tetap diam atau bergerak lurus
- benda bergerak lurus beraturan dengan kecepatan konstan.
2. Pada saat kalian naik sebuah bus yang sedang melaju cepat tiba-tiba direm dan kalian akan terdorong ke depan. Hal ini terjadi karena …
A. Gaya tarik bus
B. Gaya dorong bus
C. Gaya pengerem bus
D. Sifat kelembaman tubuh kalian
E. Pengurangan kecepatan bus yang mendadak
Jawaban: D
Pembahasan:
Hukum I Newton menyatakan bahwa setiap benda cenderung mempertahankan keadaannya, yaitu tetap diam atau tetap bergerak dengan kecepatan konstan.
Dengan demikian, ketika naik sebuah bus yang sedang melaju cepat kemudian tiba-tiba direm, tubuh akan terdorong ke depan.
Hal ini disebabkan oleh sifat kelembaman tubuh yang cenderung mempertahankan keadaannya, dalam hal ini keadaan bergerak.
Hukum Newton II
Hukum Newton II adalah salah satu hukum tentang gerak yang menjelaskan tentang hubungan antara gaya yang bekerja pada sebuah benda dengan percepatan yang ditimbulkan oleh gaya tersebut.
Bunyi Hukum Newton II
Hukum Newton II menyatakan bahwa,
Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.
Isaac Newton – Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687
Rumus Hukum Newton II
Hukum Newton II atau yang dikenal juga dengan Hukum Akselerasi secara matematis dinyatakan sebagai berikut.
Dengan :
a = percepatan (m/s²)
m = massa benda (kg)
ΣF = resultan gaya (N).
Dari persamaan tersebut dapat dikatakan bahwa arah percepatan yang dihasilkan oleh suatu resultan gaya pada suatu benda sama dengan arah resultan gaya yang bekerja padanya.
Contoh Hukum Newton II
Contoh Hukum Newton II dalam kehidupan sehari-hari salah satunya adalah bola yang ditendang oleh Lionel Messi pada momen penalti dalam sepak bola.
Sesaat sebelum tendangan dilakukan, Messi meletakkan bola di titik penalti dan disaksikan oleh wasit. Bola tersebut diam di titik penalti sehingga kecepatannya nol.
Kemudian, Messi melakukan ancang-ancang untuk menendang bola. Beberapa detik kemudian Messi menendang bola tersebut ke arah gawang yang dikawal oleh Iker Casillas.
Karena ditendang, bola memperoleh percepatan sehingga terjadi perubahan kecepatan pada bola yang awalnya nol menjadi tidak nol.
Jika Messi menendang bola tersebut dengan keras maka gaya yang bekerja pada bola tersebut juga akan semakin besar.
Sehingga, semakin besar gaya yang bekerja pada bola maka percepatan yang dialami bola juga akan semakin besar. Dengan demikian, percepatan berbanding lurus dengan gaya.
Jika bola yang ditendang Messi lebih berat, maka percepatan yang dialami bola akan menjadi lebih kecil.
Jadi, meskipun Messi menendang bola berat tersebut dengan kekuatan tendangan yang sama, percepatan bola akan semakin kecil.
Hal ini disebabkan percepatan bola berbanding terbalik dengan massa bola.
Contoh Soal Hukum Newton II dan Pembahasannya
1. Berdasarkan Hukum Newton II, dapat disimpulkan bahwa jika gaya yang bekerja pada sebuah benda bertambah, massa benda tersebut …
A. Berkurang dan percepatan bertambah
B. Bertambah dan percepatan berkurang
C. Tetap dan percepatan berkurang
D. Tetap dan percepatan bertambah
E. Bertambah dan kecepatan berkurang
Jawab: A
Pembahasan:
Hukum Newton II menyatakan sebuah benda yang dikenai gaya akan mengalami percepatan yang besarnya berbanding lurus dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.
Dengan demikian, jika gaya yang bekerja pada sebuah benda bertambah, maka percepatan akan bertambah sedangkan massa benda berkurang.
2. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan awal 5 m/s di atas bidang datar licin. Kemudian benda tersebut diberi gaya tetap searah dengan gerak benda. Setelah menempuh jarak 4 m, kecepatan benda menjadi 7 m/s. Tentukan besar gaya tersebut!
Pembahasan:
Diketahui :
vo = 5 m/s
vt = 7 m/s
m = 2 kg
s = 4 km
Ditanya : F = …
Jawab:
Persamaan gerak: 2as = vt2 – vo2
Hukum Newton III
Hukum Newton III adalah salah satu hukum tentang gerak yang menjelaskan secara kuantitatif bagaimana gaya-gaya memengaruhi gerak.
Bunyi Hukum Newton III
Hukum Newton III menyatakan bahwa,
Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda pertama.
Isaac Newton – Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687
Hukum Newton III juga dikenal sebagai Hukum Aksi Reaksi yakni setiap aksi ada reaksi yang sama dan berlawanan arah.
Rumus Hukum Newton III
Rumus Hukum Newton III adalah sebagai berikut.
Faksi = - Freaksi
Rumus di atas menunjukkan bahwa gaya aksi reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda dan berlawanan arah.
Contoh Hukum Newton III
Contoh Hukum Newton III dalam kehidupan sehari-hari adalah balon yang telah ditiup kemudian dilepaskan.
Saat balon tersebut dilepaskan, kita akan melihat bahwa balon akan terbang sebagai bentuk reaksi dilepaskannya balon ke arah yang berlawanan dengan udara yang dilepaskan dari dalam balon.
Kejadian aksi reaksi ini terjadi secara bersamaan.
Contoh Soal Hukum Newton III dan Pembahasannya
1. Ciri-ciri gaya aksi reaksi adalah …
A. Besar berlawanan, arah sama
B. Sebagai sebab akibat dan keduanya timbul secara bersama-sama
C. Tidak segaris kerja dan saling meniadakan
D. Bekerja pada dua benda yang berbeda
E. Tidak terjadi interaksi antara kedua benda
Jawaban: D
Pembahasan:
Hukum Newton III menyatakan ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda pertama.
Dari Hukum Newton III, ciri-ciri gaya aksi reaksi adalah sebagai berikut.
- Bekerja pada dua benda yang berbeda
- Besarnya sama tetapi arahnya berlawanan
- Bukan sebagai sebab akibat, tetapi keduanya timbul secara bersama-sama
- Segaris kerja dan tidak saling meniadakan
- Selalu berpasangan dan terjadi jika dua benda berinteraksi
2. Di dalam lift ditempatkan sebuah timbangan badan. Saat lift dalam keadaan diam, seseorang menimbang badannya. Didapatkan bahwa berat orang tersebut 500 N. Jika lift bergerak ke atas dengan percepatan 5 m/s², g = 10 m/s², maka berat orang tersebut menjadi …
A. 100 N
B. 250 N
C. 400 N
D. 500 N
E. 750 N
Jawaban: E
Pembahasan:
Diketahui :
w = 500 N
a = 5 m/s²
g = 10 m/s²
Ditanya: Berat orang tersebut ketika lift bergerak ke atas
Jawab :
N = m (a + g)
N = 50 x (5 + 10)
N = 50 x 15
N = 750 N
Jadi, berat orang dalam lift yang dipercepat ke atas adalah 750 N.