Penerapan Hukum Newton dalam Kehidupan Sehari-hari

Hukum I Newton berbunyi setip benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja padanya dengan rumus ∑F = 0 .

Hukum II Newton berbunyi percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya pada sebuah benda sebanding dan searah dengan resultan gaya tersebut dan berbanding terbalik dengan massa benda. Dengan rumus f = m . a

Hukum III Newton berbunyi gaya aksi dan reaksi sama besar tetapi berlawanan arah dan bekerja pada dua benda yang berbeda. Rumus F_aksi = -F_reaksi .

Berikut penerapan hukum Newton.

Gerak benda pada bidang datar

Penerapan hukum Newton pada gerak benda pada bidang datar dalam kehidupan sehari-hari, contohnya seperti mendorong meja, menarik mobil-mobilan, dan kereta api. Gerak benda pada bidang datar dirumuskan sebagai berikut.

∑F_x = m . a

F . cosα = m . a

a = F.cosα/m

Keterangan :

• F = gaya (N)
• m = massa (kg)
• α = sudut
• a = percepatan (m/s)

Gaya tekan kaki pada lift

Lift adalah benda vertikal yang berfungsi untuk menaiki sebuah gedung yang tinggi tanpa harus menggunakan tangga. Saat kita menaiki lift dan bergerak naik, berat badan seolah-olah naik, sedangkan pada saat lift turun, berat berat badan akan ikut turun.

Berikut rumus gaya tekan kaki pada lift baik saat lift diam dan bergerak

Lift diam : N = m . g

Lift naik : N = m . a + m . g

Lift turun : N = m . a – m . g

Keterangan :

• N = gaya tekan kaki (N)
• m = massa (kg)
• a = percepatan lift (m/s²)
• g = percepatan gravitasi (10 m/s²)

Gerak benda pada bidang miring

Pada benda yang terletak pada bidang miring akan bergerak lurus sejajar pada bidang miring jika tidak ada gaya yang menahannya. Benda akan bergerak dengan kecepatan v dan percepatan a dan akan berakhir pada bidang horizontal.

Gerak benda pada bidang miring dirumuskan sebagai berikut :

∑F_x = m . a

m . g . sinθ – f_k= m . a

m . g . sinθ – μ_k . N = m . a

m . g . sinθ – μ_k . m . g . cosθ = m . a

g . sinθ – μ_k . g. cosθ = a

g . (sinθ – μ_k . cosθ) = a

Keterangan :

• fk = gaya gesek kinetik (N)
• m = massa (kg)
• α = sudut
• a = percepatan (m/s²)
• g = percepatan gravitasi (10 m/s²)
• N = gaya normal (N)
• μ_k = koefisien gesek kinetik

Gerak benda yang dihubungkan oleh tali

Gerak benda yang dihubungkn oleh tali antara gerak dua buah benda atau lebih yang dihubungkan dengan tali yang ditarik dengan gaya. Gerak benda yang dihubungkan oleh tali (pengaruh gesekan an katrol diabaikan) memiliki rumus berikut.

• Katrol diatas bidang datar

∑F_x = m₁ . a

T = m₁ . a

∑F_x = m₂ . a

W₂ – T = m₂ . a

T = W₂ – m₂ . a

T = m₂ . g – m. a

Substitusi persamaan (1) dan (2), maka diperoleh :

a = m₂ . g/(m₁ + m₂)

Keterangan :

T = gaya tegangan tali (N)

m = massa (kg)

g = percepatan gravitasi (10m/s²)

• Katrol tanpa bidang datar

∑F_x = m₁ . a

T – W₁ = m₁ . a

∑F_x = m₂ . a

W₂ – T = m₂ . a

Eliminasi persamaan (1) dan (2) maka di peroleh :

a = (m₂ – m₁)/m₁ + m₂). g

Contoh 1

m₁=400 gr, m₂=200 gr, F=6 N. Jika permukaan meja licin dan massa katrol diabaikan, maka sistem benda akan bergerak dengan percepatan sebesar…..

Pembahasan :

Gaya -gaya yang searah dengan arah gerak benda dianggap positif, dan gaya-gaya yang memiliki arah berlawanan dengan gerak benda dianggap negatif.

∑F_x = ∑m . a

F -T+T-T+T=(m₁ + m₂). a

F = (m₁ + m₂). a

6 = (0,4 + 0,2). a

6 = 0,6a

a = 10 m/s²

Contoh 2

Dua buah benda dihubungkan dengan tali. Jika koefisien gesekan kinetik benda dengan bidang 0,5 (g=10 ms^-2) maka tegangan tali antara dua benda adalah….

Pembahasan :

μ_k = 0,5

Besar gaya normal :

∑F_y = 0

N – W_A cosθ = 0

N = W_A cosθ

= 40. 0,8 = 32 N

Resultan gaya yang bekerja pada sistem :

∑F_x = ma

W_B-T+T-W_A sinθ – f_k = (m₁+m₂)a

W_B – W_A sinθ – μ_kN = (m₁+m₂)a

60 – 40 – 0,6 – 0,5 . 32 = 10a

60 – 24 – 16 = 10a

20 = 10a, a=2m/s²

∑F_x = m_Ba

W_B – T = m_Ba

T = W_B– m_Ba

= 60-12 = 48 N