Hukum Newton

Pada tahun 1687, Sir Isaac Newton, ilmuwan Fisika berkebangsaan Inggris, berhasil menemukan hubungan antara gaya dan gerak. Dari hasil pengamatan dan eksperimennya, Newton merumuskan tiga hukum mengenai gaya dan gerak yang dikenal dengan Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.

1. Hukum I Newton

Pada awalnya, penelitian yang dilakukan Newton merupakan pengkajian ulang terhadap penelitian yang dilakukan Galileo terhadap gerak benda pada lintasan melengkung, dari sebuah pertanyaan sederhana mengenai perlu tidaknya gaya luar diberikan pada suatu benda yang bergerak untuk terus bergerak. Kemudian, Galileo membuat suatu lintasan lengkung yang cukup licin dan menjatuhkan bola pada lintasan tersebut.

Ia mengamati bahwa pada lintasan 1 dan 2 benda akan terus bergerak dari lengkungan kiri ke lengkungan kanan sampai ketinggian semula dan terus berulang. Sementara, pada lintasan 3, ia mengamati bahwa bola itu bergerak dan menempuh jarak yang sangat jauh dengan kelajuan yang hampir tetap. Setelah menempuh lintasan yang lurus, lambat laun kemudian bola berhenti. Terhadap pengamatannya ini, Galileo menyatakan bahwa gerak bola berhenti karena adanya gaya gesekan. Jika gaya gesekan ini diabaikan, maka tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut dan bola akan terus bergerak dengan kelajuan tetap pada lintasan lurus tanpa membutuhkan gaya luar.

Kesimpulan Galileo inilah yang dikaji ulang oleh Newton. Dari hasil pengkajian ulang ini, Newton menyatakan hukum pertamanya. Untuk menghargai jasanya, hukum ini kemudian dikenal dengan nama Hukum I Newton, yaitu:

"suatu benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan jika resultan gaya yang bekerja pada benda itu sama dengan nol".

Secara matematis ditulis: ΣF = 0

Sifat benda yang mempertahankan keadaan awalnya disebut kelembaman atau inersia. Sehingga hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman. Kelembaman yang dimiliki suatu benda diam membuatnya sulit digerakkan. Akan tetapi jika benda tersebut bergerak maka kelembamannya akan menyebabkan benda terus bergerak lurus. Untuk melawan kelembaman benda diperlukan suatu gaya tertentu. Gaya yang diperlukan untuk melawan kelembaman sebanding dengan massa benda, karena semakin besar massa benda tersebut, kelembamannya juga semakin besar.

Salah satu penerapan hukum I Newton adalah sabuk pengaman dan kantong udara.

Contoh lain dalam kehidupan sehari-hari dapat terlihat pada pemain ice skating.

Hukum II Newton

Hukum II Newton berbicara tentang gaya yang bekerja pada benda yang resultan gayanya tidak sama dengan nol. Perbandingan massa benda dan gaya yang bekerja padanya disebut percepatan. Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dan searah dengan gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda. Secara matematis ditulis:

a =  → F = ma

dengan: F = gaya (Newton)

              a = percepatan (m/s²)

         m = massa benda (kg)

Contoh penerapan Hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari dapat kamu lihat pada gerak dua orang yang membawa beban dengan massa yang berbeda. Seorang tukang becak akan mampu mengayuh becaknya lebih cepat ketika membawa seorang penumpang bermassa 45 kg dibandingkan saat ia membawa seorang penumpang yang bermassa 60 kg.

Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengan percepatan 2 m/s. Berapakah besar gaya yang diberikan pada benda?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 10 kg

 a = 2 m/s

Ditanyakan:

F = . . .?

Jawab:

F = m · a

F = 10 . 2

F = 20 N

Jadi, gaya yang bekerja pada benda adalah 20 N.

Adi menarik mobil-mobilannya yang memiliki massa 0,5 kg dengan gaya sebesar 0,1 N di lantai rumahnya. Berapakah percepatan yang dialami oleh mobil-mobilan itu?

Penyelesaian:

Diketahui : m = 0,5 kg ; F = 0,1 N

Ditanya : a

Jawab:

a  =  

a =

        = 0,2 m/s²

Jadi, percepatannya adalah 0,2 m/s²

Hukum III Newton

Hukum III Newton  disebut juga hukum aksi-reaksi bunyinya:

Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua akan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

Secara matematis, hukum III Newton dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

                  Gaya _aksi = – Gaya _reaksi

                         F_aksi = – F_reaksi

Sifat-sifat gaya aksi-reaksi adalah:

a) Gaya yang bekerja besarnya sama.

b) Arahnya berlawanan.

c) Terletak pada satu garis lurus.

d) Bekerja pada dua benda yang berbeda.

Contoh

1.             Saat perenang berada di atas papan dan memberikan aksi berupa tekanan terhadap papan, maka papan tersebut bereaksi dengan memberikan gaya yang menyebabkan perenang dapat meloncat ke atas.

2.              penyelam dapat berenang di dalam laut karena kaki dan tangan penyelam mendorong air ke belakang (gaya aksi) sehingga badan penyelam terdorong ke depan sebagai gaya reaksi.