Hukum Newton

Posted on

Pengertian dan Bunyi hukum Newton 1, 2 dan 3☑️ dilengkapi Prinsip, Rumus (persamaan), Contoh Soal dan Penerapan hukum Newton 1 2 3☑️

Melengkapi artikel sebelumnya yang membahas mengenai Hukum Pascal, kemudian Hukum Ohm dan juga Hukum Kirchhoff, kali ini tim wikielektronika.com akan menyajikan salah satu hukum dalam dunia fisika elektro yakni Hukum Newton.

Banyak teori dan hukum dalam ilmu Fisika yang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satunya adalah hukum Newton. Hukum Newton merupakan hukum yang menjelaskan tentang hubungan antara gaya yang berlaku pada sebuah benda beserta gerak yang diakibatkannya.

Pengertian Hukum Newton

hukum newton
via : rockyourwriting.com

Pengertian Hukum Newton adalah Hukum dasar mekanika klasik (perpindahan) yang menggambarkan hubungan gaya terhadap perubahan gerak sebuah benda. Berdasarkan perumusannya, hukum Newton diklasifikasikan menjadi 3 yakni Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.

Sesuai dengan namanya, Penemu hukum Newton adalah fisikawan dan matematikawan asal Inggris bernama Sir Isaac Newton. Ilmuwan ini juga merupakan penemu hukum gravitasi Newton.  Namun hukum ini berbeda dengan hukum gravitasi yang membahas tentang gaya tarik bumi atau gravitasi.

Pada era itu, Sir Isaac Newton bekerja di banyak bidang matematika dan fisika. Dia mengembangkan teori gravitasi pada tahun 1666 ketika dia baru berusia 23 tahun. Pada tahun 1686, ia mempresentasikan tiga hukum geraknya dalam sebuah buku Principia Mathematica Philosophiae Naturalis.”

Sepeti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa Hukum Newton ini dibagi menjadi 3 macam yakni hukum newton 1, 2 dan 3, dimana bunyi hukum Newton untuk masing-masingnya berbeda serta penerapannya pun berbeda. Untuk detailnya bisa anda lihat pada ulasan dibawah ini.

Hukum Newton 1

hukum newton 1
Ilustrasi hukum newton 1 via : geeksforgeeks.org

Hukum Newton 1 ini mendefinisikan bahwa sebuah benda akan bergerak lurus dan beraturan ataupun hanya diam apabila resultan gayanya sama dengan nol. Berdasarkan hukum ini diketahui bahwa benda akan cenderung mempertahankan kedudukannya.

Hukum ini disebut juga dengan Inersia, yaitu setiap benda yang akan tetap diam jika tidak mendapatkan gaya, maka benda tersebut juga cenderung bergerak lurus beraturan. Dari hukum ini diketahui bahwa benda yang awalnya diam akan tetap diam dan benda yang bergerak juga cenderung tetap bergerak.

Hukum inersia pertama kali dirumuskan oleh Galileo Galilei untuk gerak horizontal di Bumi dan kemudian digeneralisasikan oleh Rene Descartes. Kemudian teori Hukum inersia ini disimpulkan oleh Galileo melalui eksperimennya yang menggunakan bola menggelinding ke bawah pada sebuah bidang miring.

Bunyi Hukum Newton 1

Bunyi hukum newton 1 menyatakan sebuah benda yang memiliki resultan gaya sama dengan nol (ΣF = 0), maka benda tersebut akan tetap diam, dan sebuah benda yang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan dalam garis lurus kecuali jika diberi gaya yang tidak seimbang.

Artinya, sebuah benda tidak akan mulai bergerak kecuali ada gaya eksternal yang bekerja untuk mendorongnya. Setelah benda itu bergerak, ia tidak akan berhenti atau mengubah kecepatannya sampai ada gaya yang bekerja padanya sekali lagi.

Sebuah benda akan mempertahankan kecepatan konstan. Jika kecepatan itu nol, maka benda tetap diam. Jika gaya dari luar bekerja pada benda tersebut, maka kecepatan akan mengalami perubahan sesuai gaya yang diberikan dari luar tersebut.

Rumus Hukum Newton 1

rumus hukum newton 1
Via : praxilabs.com

Dalam notasi matematika, rumus hukum newton 1 adalah ΣF = 0, dimana ΣF adalah gaya total. Sehingga jika Benda diam maka v = 0 m/s, sedangkan jika benda bergerak lurus beraturan maka v = konstan.

Dua kondisi yang bisa digambarkan pada rumus hukum Newton 1 ini adalah sebagai berikut :

  1. Benda Diam: Ketika benda dalam keadaan diam kecepatannya (v= 0) dan percepatan  adalah nol. Oleh karena itu, benda tetap diam.
  2. Benda Bergerak: Ketika sebuah benda bergerak, kecepatan tidak sama dengan nol (v ≠ 0) sedangkan percepatan (a = 0) sama dengan nol. Oleh karena itu, benda akan terus bergerak dengan kecepatan tetap dan memiliki arah yang sama.

Contoh Soal Hukum Newton 1

a. Sebungkus daging ayam dengan massa 1 Kg tergantung pada tali timbangan. Jika g = 10 m/s2 , maka besar tegangan pada tali adalah . . . . .

Pembahasan :

ΣF= 0
T-w = 0
T = w
T = mg
T = 1 Kg. 10 m/s2
T = 20 N

Jadi, gaya tegangan pada tali yang bekerja pada timbangan daging tersebut adalah 20 Newton.

b. Sebatang besi hollow dengan massa 5 Kg (berat w = 50 N) tergantung pada tali yang diikatkan pada konstruksi bangunan. Jika besi hollow dalam keadaan diam, berapakah tegangan pada tali?

Pembahasan :

ΣF = 0
T – w = 0
T – 50 = 0
T = 50-0
T = 50 N

Jadi, gaya tegangan pada tali yang bekerja pada besi hollow tersebut adalah 50 Newton.

c. Sebuah pipa besi dengan massa 20 kg diletakkan diatas bidang miring licin dengan sudut kemiringan sebesar 30′. Jika tukang pipa ingin mendorong pipa besi tersebut keatas dengan kecepatan tetap, berapa gaya yang harus diberikan oleh tukang tersebut?

Pembahasan :

m = 20 kg
g = 10 m/s2
w = mg = 20 × 10 = 200 N
α = 30′

Gaya dorong (F) yang diberikan oleh tukang harus bisa mengimbangi proyeksi gaya berat. Sehingga didapatkan persamaan :

ΣF = 0
F – w sin 30′ = 0
F – (200)(1/2) = 0
F – 100 = 0
F = 100 N

Jadi, gaya yang harus diberikan tukang pada pipa besi agar bisa bergerak dengan kecepatan konstan adalah 100 N.

Hukum Newton 2

hukum newton 2
Ilustrasi hukum newton 2 Via: slidetodoc.com

Hukum Newton 2 adalah deskripsi kuantitatif dari perubahan yang dapat dihasilkan oleh suatu gaya pada gerakan sebuah benda. Seperti yang kita ketahui bersama bajwa laju waktu perubahan momentum suatu benda adalah sama besar dan arahnya dengan gaya yang dikenakan padanya.

Momentum suatu benda sama dengan produk massa dan kecepatannya. Momentum, seperti kecepatan, adalah besaran vektor, yang memiliki besar dan arah. Gaya yang diberikan pada suatu benda dapat mengubah besar momentum atau arahnya atau keduanya.

Berbeda dengan bunyi hukum I , hukum  yang ke-II ini berbicara tentang percepatan dan gaya konstan. Hukum kedua berbicara tentang perubahan momentum (m * V) sehingga, pada titik ini, kita tidak dapat memisahkan berapa banyak massa yang berubah dan berapa banyak kecepatan yang berubah.

Bunyi Hukum Newton 2

Bunyi Hukum Newton 2 menyatakan bahwa Percepatan suatu benda bergantung pada massa benda dan besarnya gaya yang diberikan. Sedangkan arah percepatannya sama dengan arah dari gaya total yang bekerja.

Dari hukum ini bisa diketahui bahwa percepatan suatu benda bergantung pada massa benda dan besarnya gaya yang diberikan. Kelajuan pada suatu benda akan bertambah apabila mendapatkan gaya total dengan arah yang sama dengan arah gerak benda tersebut.

Sebaliknya, apabila gerak totalnya berlawanan dengan arah geraknya maka gaya tersebut justru akan memperlambat laju bahkan menghentikan gerak benda tersebut.

Rumus Hukum Newton 2

rumus hukum newton 2
Via: thegreatcoursesdaily.com

Secara notasi matematika, rumus hukum newton 2 adalah ΣF = m*a , Dimana ΣF = gaya total pada benda (N),  m= massa dari benda (kg) dan  a= percepatan benda (m/s2).

Rumus hukum Newton 2 ini mendefinisikan gaya sama dengan perubahan momentum (massa kali kecepatan) per perubahan waktu. Momentum didefinisikan sebagai massa m suatu benda dikalikan kecepatannya V.

Sehingga persamaan ΣF = m*a ini diperoleh dari persamaan ΣF = (m1 * V1 – m0 * V0) / (t1 – t0) dan ΣF = m * (V1 – V0) / (t1 – t0). Hubungan ini hanya berlaku untuk benda yang memiliki massa konstan.

Persamaan diatas memberitahu kita bahwa sebuah benda yang dikenai gaya dari luar akan mengalami percepatan dan jumlah percepatan yang sebanding dengan besarnya gaya. Namun besarnya percepatan tersebut selalu berbanding terbalik dengan massa benda.

Contoh Soal Hukum Newton 2

a. Sebuah Mobil Jeep dapat menghasilkan resultan gaya sebesar 10000 Newton. Jika mobil jeep tersebut bergerak dengan percepatan 4 m/s2, berapakah Massa pada mobil jeep tersebut ?

Pembahasan :

ΣF = 10000 N
a = 4 m/s2
m = ….. ?

m = ΣF /a
m = 10000/4
m = 2500 kg / 2.5 ton

Jadi, massa pada mobil jeep tersebut adalah 2.5 ton.

b. Sebuah benda dengan massa (m1) tertentu diberikan resultan gaya (F) tertentu yang menghasilkan percepatan sebesar 20 m/s2. Jika resultan gaya tersebut diberikan pada benda lainnya (kedua) dengan massa (m2) tertentu, didapatkan percepatan 30 m/s2. Tentukan : perbandingan m1 dan m2 dan juga percepatan yang dihasilkan gaya (F1) jika m1 dan m2 digabungkan!

Pembahasan :

# Gaya pada benda 1 dengan massa m1 memiliki percepatan sebesar = 20 m/s2, sehingga:

m1 = F1/a1
m1 = F/ 20 m/s2

# Gaya F pada benda II dengan massa m2, menghasilkan percepatan a2 = 30 m/s2, maka:

m2 = F2/a2 = F/30 m/s2
m1 : m2 = F/20 : F/30
m1 : m2 = 1/20 : 1/30
m1 : m2 = 1 x 60/ 20 : 1 x 60/ 20
m1 : m2 = 3: 2

Jadi perbandingan massa antara benda 1 dan benda 2 adalah 3 : 2

# Kemudian jika kedua benda digabungkan, maka diperoleh massa :

m = m1 + m2
m = F/20 + F/30
m = 3F + 2F/ 60
m = 5F/60
m = F/12

#Percepatan yang dihasilkan ketika dua benda digabungkan adalah:

a = F/m
a = F/(F/12)
a = 12 m/s2.

Jadi percepatan gabungan antara benda 1 dan benda 2 adalah 12 m/s2.

c. Terdapat Meja A dengan massa 8 kg diletakkan diatas meja B yang memiliki massa 12 kg. Kemudian meja B ditarik dengan gaya (F) hingga kedua meja tersebut mengalami percepatan 2 m/s2. Jika tiba tiba balok A jatuh, maka berapakah percepatan pada balok B saja ?

Pembahasan :

mA = 4 kg
mB = 6 kg
a1 = 2 m/s2
a2 = …..?

F = m*a
F = (mA + mB) * a1
F = (8 + 12) * 2
F = 20 * 2
F = 40 N

Subtitusi Gaya (F) pada keadaan meja kedua, sehinga didapatkan :

F = mB*a2
40 = 12*a2
a2 = 3.4 m/s2

Hukum Newton 3

hukum newton 3
Ilustrasi hukum newton 3 via: wired.com

Pembahasan yang terakhir adalah hukum Newton3 yang berbicara tentang aksi reaksi. Maksud dari aksi reaksi ini adalah jika benda diberi aksi, maka benda juga akan memberi gaya yang sama besar namun dengan arah berlawanan dari gaya aksi yang diberikan.

Hukum ketiga juga dikenal sebagai hukum aksi dan reaksi. Hukum ini penting dalam menganalisis masalah keseimbangan statis, di mana semua gaya seimbang, tetapi juga berlaku untuk benda yang bergerak selaras atau dipercepat.

Contoh ilustrasinya, sebuah piring diletakkan di atas meja menerapkan gaya ke bawah yang sama dengan beratnya di atas meja. Menurut hukum ketiga, meja menerapkan gaya yang sama dan berlawanan dengan piring tersebut.

Gaya ini terjadi karena berat pada piring menyebabkan meja sedikit berubah bentuk sehingga mendorong kembali piring tersebut seperti pegas yang melingkar.

Bunyi Hukum Newton 3

Bunyi hukum Newton 3 menyatakan ketika dua benda berinteraksi, mereka menerapkan gaya satu sama lain yang sama besar dan berlawanan arah.

Artinya bahwa setiap adanya aksi akan selalu ada reaksi dengan besar yang sama dan berlawanan arah, atau dua benda yang memiliki gaya yang sama besar namun berlawanan arah.

Setiap kali suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua memberikan gaya yang sama besar dan berlawanan arah pada benda pertama.

Rumus Hukum Newton 3

rumus hukum newton 3
Via : scientificsentence.net

Secara notasi matematika, rumus hukum newton 3 adalah F1 = – F2 atau F aksi = – F reaksi , dimana F1 merupakan aksi dan F2 adalah hasil reaksi.

Sebagai contoh jka benda A memberikan gaya pada benda B, benda B juga memberikan gaya yang sama besar dan berlawanan arah pada benda A. Dengan kata lain, gaya dihasilkan dari aksi reaksi yang terjadi pada kedua benda tersebut.

Contoh Soal Hukum Newton 3

a. Seekor burung yang terbang dengan sayapnya menghasilkan sebuah gaya aksi reaksi. Tentukan pasangan aksi-reaksi yang terjadi pada burung tersebut!

Pembahasan :

Gaya Aksi : Gaya dorong yang diberikan sayap burung terhadap udara.

Gaya Reaksi : Gaya dorong burung yang diberikan udara kepada sayap sehingga ikan dapat terbang bergerak.

b. Seorang Tukang bangunan memiliki massa sebesar 50 kg. Kemudian tukang tersebut mendorong tembok dengan gaya sebesar 250 Newton. Maka gaya reaksi yang dilakukan oleh tembok terhadap tukang tersebut adalah. . . .

Pembahasan :

m = 50 kg
F(aksi) = 250 N
F(reaksi) = ….?

F(aksi) = – F(reaksi)
250 = – F(reaksi)
F(reaksi) = -250 N

Perbedaan Hukum Newton 1 , 2 dan 3

Jenis Rumus Bunyi Penerapan
1. Hukum Newton 1 (Inertia) ΣF = 0 Sebuah benda yang diam tetap diam, dan sebuah benda yang bergerak tetap bergerak dengan kecepatan konstan dan dalam garis lurus kecuali jika diberi gaya yang tidak seimbang. Gerak layang-layang saat terjadi perubahan arah mata angin
2. Hukum Newton 2 (Force) ΣF = ma Percepatan suatu benda bergantung pada massa benda dan besarnya gaya yang diberikan. Gerakan pesawat yang dihasilkan dari gaya aerodinamis, berat pesawat, dan gaya dorong
3. Hukum Newton 3 (Action & Reaction) F1 = −F2 Setiap kali suatu benda memberikan gaya pada benda lain, benda kedua memberikan gaya yang sama besar dan berlawanan arah pada benda pertama. Gerakan bola yang berputar, udara dibelokkan ke satu sisi, dan bola bereaksi dengan bergerak ke arah yang berlawanan

Contoh Penerapan Hukum Newton

contoh penerapan hukum newton
Via: global.yamaha-motor.com

Adanya teori hukum ini bisa dibuktikan dengan berbagai peristiwa yang banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Secara tidak sadar, beberapa peristiwa yang kita alami dalam kehidupan sehari-hari merupakan salah satu contoh penerapan hukum Newton. Berikut adalah beberapa contoh peristiwa dalam kehidupan sehari hari.

  • Contoh penerapan Hukum Newton 1 dalam kehidupan sehari hari

Contoh peristiwa yang berhubungan dengan hukum yang pertama bisa dilihat ketika sedang menaiki kendaraan yang pada awalnya bergerak. Saat direm, badan orang yang mengendarai pun akan terdorong ke depan.

Begitu pula ketika sedang berada di dalam kendaraan yang berhenti, ketika kendaraan yang awalnya berhenti kemudian bergerak, maka badan orang yang berada di dalamnya akan cenderung terdorong ke arah belakang.

Contoh hukum newton 1 dalam kehidupan sehari hari juga bisa kita lihat pada peristiwa peristiwa berikut ini : Gerakan pesawat ketika pilot mengubah pengaturan throttle mesin, sebuah model roket diluncurkan ke atmosfer dan juga gerak layang-layang saat terjadi perubahan arah mata angin.

  • Contoh penerapan Hukum Newton 2 dalam kehidupan sehari hari

Berikutnya adalah contoh hukum Newton 2 yang bisa dilihat dalam kehidupan sehari-hari bisa dilihat ketika Anda sedang mendorong meja. Meja dengan massa kecil dan meja dengan massa besar tentu akan menghasilkan percepatan yang berbeda.

Mendorong meja dengan massa kecil bisa lebih cepat dibanding meja dengan massa besar. Teori ini membuktikan adanya hukum kedua pada peristiwa meja yang didorong tersebut.

Penerapan hukum kedua dalam kehidupan sehari hari juga bisa kita amati pada gerakan pesawat yang dihasilkan dari gaya aerodinamis, berat pesawat, dan gaya dorong.

  • Contoh penerapan Hukum Newton 3 dalam kehidupan sehari hari

Contoh yang pertama bisa dilihat saat sedang mendayung perahu. Ketika sedang mendayung perahu, pendayung akan menggerakkan alat dayung ke arah belakang, namun arah gerak perahu justru ke arah depan. Ini menunjukkan aksi dan reaksi.

Contoh penerapan selanjutnya bisa kita lihat pada gerakan bola yang berputar, udara dibelokkan ke satu sisi, dan bola bereaksi dengan bergerak ke arah yang berlawanan.

Selanjutnya pada gerakan mesin jet menghasilkan gaya dorong dan gas buang panas mengalir keluar dari bagian belakang mesin, dan gaya dorong dihasilkan dalam arah yang berlawanan.

Demikian tadi pembahasan singkat dan lengkap tentang hukum Newton  1, 2 dan 3 serta peristiwa yang menggambarkan masing-masing hukum tersebut.

Hukum Newton yang berkaitan dengan gaya yang berlaku pada benda beserta arah geraknya sebenarnya bisa diamati dalam berbagai peristiwa di sekitar kita. Setelah memahami tentang hukum ini, diharapkan Anda bisa mengerjakan contoh soal yang berkaitan dengan peristiwa-peristiwa tersebut.

5/5 - (1 vote)
Related posts:
Gravatar Image
Mahasiswa telat lulus yang lagi hobi mempelajari Ilmu Elektronika!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *