Hukum Newton 1, 2, 3 dan Penerapannya Pada Beberapa Kasus

Hukum Newton – Pada ilmu biomekanika menggunakan hukum yang berdasarkan pada yang telah dirumuskan oleh Isaac Newton (1643 – 1727) untuk mempelajari gerakan mekanika pada manusia maupun hewan. Newton mulai mengembangkan hukum gerakan dan menjelaskan gaya tarik gravitasi antara dua benda.

Lebih dari dua abad hukum gerakan Newton merupakan landasan bagi ilmu mekanika. Namun pada abad ke-20 tampaknya hukum Newton tidak mampu menyatakan skala atom dan kecepatan cahaya (3 x 10 pangkat 8 mS-¹).

Hukum Newton
Sir Isaac Newton – factdemon.com

Hukum Newton sangat memadai dan banyak penggunaannya dalam bidang astronomi, geologi, biomekanika, dan tehnik. Ada tiga hukum dasar mekanika yang dicetuskan oleh Newton yaitu:

  • Hukum Newton pertama
  • Hukum Newton kedua
  • Hukum Newton ketiga

Hukum Newton 1

Hukum Newton 1
youtube.com

Hukum Newton 1 ini disebut pula hukum inersia (hukum kelembaman). Ini berarti bahwa benda itu mempunyai sifat mempertahankan keadaannya. apabila benda itu sedang bergerak maka benda itu akan bergerak lurus. Demikian pula benda itu sedang tidak bergerak maka benda itu bersifat malas untuk mulai bergerak.

Dapat pula dikatakan bahwa semua objek atau benda akan bergerak apabila ada gaya yang mengakibatkan pergerakan itu. Pandangan ini disimpulkan sebagai hukum Newton yang berbunyi:

“Setiap objek berlangsung dalam keadaan istirahat, atau gerakan yang sama pada suatu garis lurus. Kecuali benda itu dipaksa untuk berubah keadaan oleh gaya yang bekerja padanya.”

Hukum Newton 1 ini digunakan untuk mengukur sebuah pengamatan.

Hukum Newton 2

Hukum Newton 2
fisika-arbai.blogspot.co.id

Apabila ada gaya yang bekerja pada suatu benda, maka benda akan mengalami suatu percepatan yang arahnya sama dengan arah gaya. Percepatan (a) dan gaya (F) adalah sebanding dengan dalam besaran. Apabila kedua besaran ini sebanding maka hasil perkalian bilangan konstan. Maka hubungan gaya (F) yaitu sebanding dengan besaran.

Baca juga:  Sejarah Kerajaan Mataram Islam, Letak dan Peninggalan

Apabila kedua besaran ini sebanding maka salah satu adalah sama dengan hasil perkalian bilangan konstan. Maka hubungan gaya (F) dan Percepatan (a) oleh Newton dirumuskan:

∑F = m.a
m = massa benda atau massa inisial..
m dinyatakan 1 kg massa
a = Percepatan 1 mS-²
F = 1 Kg mS-² = N.

Hukum Newton 3 (Ketiga)

Hukum Newton 3 (Ketiga)
youtube.com

Hukum 3 Newton menjelaskan bahwa gaya aksi-aksi dan reaksi dari dua buah benda di masing-masing benda adalah sama besar dengan arah yang berlawanan. Penekanan pada hukum ini adalah adanya dua benda, dalam arti gaya aksi diberikan oleh benda kedua. Hukum ini dikenal sebagai hukum aksi-reaksi dan secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

∑Faksi = -∑Freaksi

Bila suatu benda A memberi gaya F pada suatu benda B, pada waktu bersamaan benda B memberi gaya R pada benda A; gaya R sama dengan gaya F tetapi mempunyai arah yang berlawanan. hasil pengamatan disimpulkan sebagai hukum Newton ketiga berbunyi sebagai berikut:

“Untuk setiap aksi, selalu ada reaksi yang arahnya berlawanan.”

Penerapan Hukum Newton

Penerapan Hukum Newton
youtube.com

Berikut ini adalah penerapan hukum Newton pada beberapa kasus.

1. Benda pada Bidang Datar

Gaya-gaya yang bekerja pada bidang datar antara lain gaya berat, gaya normal, gaya gesek, dan gaya yang menyebabkan benda bergerak. jika sebuah benda dengan massa m dan ditarik dengan gaya F, percepatan benda itu adalah

a = F/m

Jika gaya yang menyebabkan benda bergerak terdiri dari beberapa gaya maka untuk menghitung percepatan benda dicari terlebih dahulu resultan dari gaya-gaya tersebut.

Untuk gaya yang arahnya tidak mendatar, gaya tersebut diuraikan terlebih dahulu terhadap sumbu X dan sumbu Y.

2. Benda yang Digantung

Gaya-gayanya yang bekerja pada benda yang digantung terdiri dari gaya berat dan gaya tegangan tali. Salah satu contoh benda yang digantung adalah lift. Berikut ini akan diberikan cara menghitung besar tegangan tali pada benda yang digantung.

  • Jika benda berada pada keadaan diam atau bergerak lurus secara beraturan, berlaku F = 0, sehingga diperoleh
    ΣF = 0
    T = w
    T = mg
  • Bila benda bergerak ke atas dengan percepatan a maka
    ΣF = ma
    T – w = ma
    T = ma + w
    T =  ma + mg
  • Bila benda bergerak ke bawah dengan percepatan a maka
    ΣF = ma
    w – T = ma
    T = w – ma
    T = mg – ma

3. Benda pada Bidang Miring

Benda yang terletak pada bidang miring bekerja gaya-gaya khusus. Untuk memudahkan penghitungan, maka berat benda (w) diuraikan terhadap sumbu X dan sumbu Y. Berdasarkan analitis vektor didapatkan.

Baca juga:  Sejarah dan Perkembangan Masyarakat Modern Indonesia

Wx = W sin θ
Wy = W cos θ

Jika kita tinjau arah sumbu Y, pada arah ini benda tidak bergerak sehingga berlaku hukum 1 Newton, yaitu:

ΣF = 0

Gaya-gaya yang bekerja pada sumbu Y adalah gaya normal (N) dan Wy. Berdasarkan hukum 1 Newton didapatkan:

N – Wy = 0
N = Wy
N = W cos θ

Arah sumbu x merupakan arah benda bergerak sehingga yang berlaku adalah hukum 2 Newton, yaitu:

ΣF = ma

Jika tidak ada gesekan pada bidang, maka gaya yang bekerja hanya Wx, sehingga hukum 2 Newton menjadi:

Wx = ma
W sin θ = ma

Berdasarkan rumus di atas, percepatan benda adalah:

a = W sin θ / m
a = mg sin θ / m
a = g sin θ

Jika pada bidang miring tersebut bekerja gaya gesekan, maka percepatan benda dapat dirumuskan:

a = (W sin θ – f ) / m

dimana:

a = percepatan benda (m/s²)
m = massa (kg)
w = berat benda (N)
f = gaya gesekan (N)
θ = sudut kemiringan bidang

4. Benda pada Sistem Katrol Tetap

Dua buah benda m1 dan m2 dihubungkan dengan katrol tetap melalui sebuah tali yang dikaitkan pada ujung-ujungnya. Apabila massa tali diabaikan dan antara tali dan katrol tidak ada gesekan, maka akan berlaku persamaan-persamaan sebagai berikut.

Bila m1 > m2, maka sistem akan bergerak ke arah m1 dengan percepatan a.

Tinjau benda m1,
T = m1.g – m1.a

Tinjau benda m2,
T = m2.g – m2.a

Karena gaya tegangan tali di mana-mana sama, maka kedua persamaan dapat digabungkan menjadi:

m1.g1 – m2.a = m2.g + m2.a
m1.a + m2.a = m1.g + m2.g
(m1 + m2)a = (m1 – m2)g
a = (m1 – m2)/(m2 + m2). g

5. Benda pada Gerak Melingkar

Aplikasi hukum Newton dalam gerak melingkar contohnya adalah pada kasus benda diikat tali yang diputar horizontal dan vertikal.

Pada kasus benda yang diikat tali diputar horizontal, gaya sentripetal (Fs) hanya diwakili tegangan tali (T). Dalam hal ini gaya berat (w) tidak memiliki proyeksi pada arah horizontal, sehingga gaya berat tidak diperhitungkan karena gaya sentripetal (Fs) berupa gaya tegangan tali, maka

Baca juga:  Contoh Surat Izin Tidak Masuk Sekolah Yang Baik dan Benar

Fs = T
m v²/r = T
v² = Tr/m

Sedangkan pada kasus diputar vertikal, gaya berat benda berpengaruh dalam penetapan gaya sentripetal. Pada semua titik lintasan, gaya tegangan pada tali memiliki nilai maksimum jika benda berada di titik terendah dan memiliki nilai minimum jika benda berada pada titik tertinggi.

Pada saat gaya berat (w) tegak lurus gaya tegangan tali (T) gaya sentripetal berupa gaya tegangan tali, karena gaya berat tidak memiliki proyeksi terhadap arah mendatar. Sehingga berlaku persamaan sebagai berikut.

Fs = T
m v²/r = T
v² = Tr/m

Apabila benda berada di titik tertinggi, persamaan gaya sentripetal akan menjadi bagian berikut:

Fs = T + W
m v²/r = T + mg
T = m v²/r – mg
T = m (v²/r – g)

Sedangkan apabila benda berada di titik terendah, lintasan gaya berat akan berlawanan arah. Persamaan sentripetal yang akan terjadi:

Fs = T – W
m v²/r = T = mg
T = m v²/r + mg
T = m (v²/r + g)

Apabila benda berada di sembarang titik lainnya dalam lintasan melingkar maka gaya berat harus diuraikan terlebih dahulu. Persamaan gaya sentripetal secara umum yang akan terjadi sebagai berikut:

Fs + T – w cos θ
m v²/r = T – mg cos θ
T = m v²/r + mg cos θ
T= m (v²/r + g cos θ)

Demikianlah penjelasan tentang Hukum Newton 1, 2, 3 dan Penerapannya pada beberapa kasus. Semoga bermanfaat.

Content Protection by DMCA.com