HUKUM - HUKUM NEWTON

A. Hukum I Newton
menyatakan bahwa "suatu benda akan tetap diam atau tetabergerak lurus beraturan jika resultan gaya yang bekerja padbenda itu sama dengan nol".Hukum I Newton dikenal dengan hukum kelembaman.
Prinsip inilah yang menyebabkan kamu terdorong ke depan ketika bus tiba-tiba direm atau terdorong ke belakang ketika bus bergerak maju secara mendadak. Keadaan tersebut berhubungan dengan sifat kelembaman dirimu.
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.

Orang itu mendorong gerobak dengan kecepatan tetap. Jerigen-jerigen itu juga bergerak dengan kecepatan tetap. Tidak ada gaya total yang bekerja pada gerobak maupun pada jerigen tersebut.

 Gerobak  menabrak penghalang, dan berhenti. Sementara itu, jerigen-jerigen kecil itu terus bergerak ke depan walaupun tidak ada yang mendorongnya. Kelembaman jerigen-jerigen itu membuatnya bergerak ke depan. Jerigen-jerigen  itu juga mulai jatuh ke bawah karena gaya gravitasi menariknya ke bawah.

  Akhirnya jerigen-jerigen kecil itu diam tergeletak di tanah.

MENGAPA PERLU MEMAKAI SABUK PENGAMAN?

Kamu baru saja mempelajari bahwa kelembaman menyebabkan sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan tetap bergerak pada kecepatan tersebut, kecuali ada gaya-gaya tak setimbang yang bekerja padanya.

B. Hukum II Newton
Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya dan berbanding terbalik massa benda.

F = m . a 

Resultan gaya yang bekerja pada benda tidak sama dengan nol tetapi konstan, benda akan bergerak lurus berubah beraturan. Benda yang bergerak lurus berubah beraturan kecepatannya berubah secara beraturan sehingga mengalami percepatan yang tetap.
Contoh penerapan hukum II Newton adalah pada gerakan di dalam lift. Ketika kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam keadaan diam.
Contoh lain,:

Percepatan yang terjadi pada mobil-mobilan bergantung pada besar gaya yang dikerahkan anak tersebut.

 Agar mobil-mobilan yang bermuatan itu dapat bergerak dengan percepatan sama,  anak tersebut harus menariknya dengan gaya yang lebih besar.

HAMBATAN UDARA

Gravitasi dan hambatan udara, dua gaya tersebut bekerja pada kertas, tidak kelihatan. Bagaimanakah kita mengetahui bahwa gaya-gaya ini ada?

Hambatan udara yang bekerja pada parasut memungkinkan parasut itu bergerak cukup pelan sehingga penerjun dapat mendarat dengan selamat.

C. Hukum III Newton
Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua akan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.
Hukum III Newton berlaku pada dua gaya yang merupakan pasangan
aksi-reaksi. Dua gaya dikatakan pasangan aksi-reaksi jika:
1. bekerja pada dua benda yang berbeda,
2. saling berinteraksi,
3. besarnya sama dan berlawanan arah.

Contoh penerapan hukum III Newton dapat kita jumpai pada peristiwa merapatnya perahu ke dermaga. Ketika tali perahu telah terikat ke dermaga namun perahu belum merapat ke dermaga maka nelayan akan menarik tali perahu. Nelayan tersebut memberikan gaya tarik yang arahnya menjauhi dermaga, hal ini menyebabkan perahu mendekat ke dermaga. Perahu dapat mendekat ke dermaga karena adanya gaya reaksi yang arahnya berlawanan dengan gaya tarik yang diberikan oleh nelayan., contoh lain lihat gambar:

 Pada saat anak itu melompat ke depan dari skate board, ternyata skate board bergerak ke belakang.

 Saat orang ini mendorong tembok, tembok tersebut mendorong balik dengan gaya yang sama besar.

“Gaya aksi” dari gas yang mengembang mendorong roket ke atas. “Gaya reaksi”
roket mendorong keluar gas itu.

Ketika tangan dan kaki perenang mendorong air, air tersebut mendorong pe-renang itu, membuatnya bergerak ke depan.

Saat terbang di udara, burung-burung tersebut bergantung pada hukum ketiga Newton tentang gerak. Dapatkah seekor burung terbang andaikata tidak ada udara?

 

a. Gaya Normal

 Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap benda lain.
 Gaya normal(N) adalah  yang diberikan meja terhadap benda dengan arah tegak lurus permukaan.

1. Gaya aksi diberikan bumi pada benda (w) menimbulkan gaya reaksi dari benda ke pusat bumi (w' ). Jadi, pasangan aksi reaksinya: w = – w'
2. Gaya aksi yang diberikan oleh benda pada meja (N)   menimbulkan gaya reaksi yang diberikan meja pada benda (N) yang disebut gaya normal.N = – N '

b. Gaya Tegang Tali
Sebuah bola yang digantungkan melalui sebuah tali menimbulkan adanya gaya  tegangan pada tali yang disebut gaya tegang tali (T).

 

Pasangan aksi reaksi pada kejadian tersebut adalah sebagai berikut.
1. Gaya aksi yang dikerjakan pusat bumi pada bola  (w) dan gaya reaksi yang dikerjakan bola pada pusat bumi (w'). w = – w'
2. Gaya aksi yang dikerjakan tali pada bola (T1) dan gaya reaksi yang dikerjakan bola pada tali (T1').
T1 = –T1'.
3.Gaya aksi yang dikerjakan tali pada atap (T2) dengan gaya reaksi yang dikerjakan atap pada tali (T2').
T2 = –T2'

C. Gaya Gesek
Gaya gesek terjadi akibat dua permukaan benda saling bergesekan.

Buku yang diluncurkan di atas meja akhirnya berhenti. Mengapa hal ini terjadi?

Dua permukaan yang bersentuhan ketika di-perbesar, tampak amat tidak teratur dan kasar. Besar kecilnya gesekan yang timbul pada kedua permukaan ini dipengaruhi oleh kekasaran permukaan tersebut.

Arah gaya gesek selalu melawan kecenderungan geraknya.

Ketika kamu menariknya dengan gaya 6 N dan balok belum bergerak, besarnya gaya gesek  statis adalah 6 N (belum mencapai maksimal).
Jika kamu menarik dengan gaya 10 N dan balok tepat akan bergerak, besar gaya gesek  adalah 10 N dan disebut dengan gaya gesek  statis maksimum.

Gaya gesek yang terjadi pada saat benda masih diam disebut gaya gesek statis.
Bila gaya yang kamukerahkan pada balok semakin besar, maka gaya gesek statisnya juga semakin besar, sampai dengan benda tepat akan bergerak.
Pada saat ini gaya geseknya terbesar, disebut gaya gesek statis maksimum.
Bila kamu memperbesar gaya tarikmu pada balok, maka gaya yang kamu kerahkan melebihi gaya gesek statis maksimum dan benda menjadi bergerak.
Pada saat kamu menarik balok dengan kecepatan tetap, sesuai hukum pertama Newton resultan gaya yang bekerja pada balok sama dengan nol. Hal ini berarti gaya yang kamu kerahkan tersebut disetimbangkan oleh gaya gesek antara permukaan balok dengan meja.
Gaya gesek yang terjadi pada saat benda bergerak disebut gaya gesek kinetis.

1. Mengurangi Gaya gesek

motor boat atau pesawat terbang selalu dirancang runcing di bagian depannya. Hal tersebut dilakukan untuk mengurangi gaya gesek  air atau udara.

Pensil-pensil    berfungsi    sebagai roda    untuk    mengurangi    gaya     gesek

2. Gaya Gesek yang Menguntung  kan dan Merugikan
Gesekan tidak selalu merugikan. Jika tidak ada gesekan, hidupmu menjadi sangat berbeda. Kamu tidak akan dapat berjalan atau bahkan menggenggam suatu benda. Gesekan antara sol sepatumu dengan lantai memungkinkan kamu berjalan. Kamu dapat menggenggam sebuah benda dengan jari-jarimu karena ada gesekan. Temukan contoh gaya gesekan yang lain dalam kehidupan sehari-hari.

gaya gesek antara ban dengan aspal harus sebesar-besarnya agar torsi besar dari engine dan gaya sentrifugal yang timbul saat mobil menikung tidak dapat “mengalahkannya”. Dalam dunia F1, gaya gesek ini kita kenal sebagai “grip”

Gesekan antara ban dan jalan diperlukan agar mobil dapat berjalan dengan baik.

Gesekan antara air laut dan kapal laut dapat menghambat gerak kapal laut.

Apakah keuntungan atau kerugian gaya gesek bagi manusia?
Gaya gesek yang dapat menguntungkan manusia adalah sebagai berikut.
a. Akibat dari adanya gaya gesek, kamu dapat berjalan di atas tanah dengan nyaman. Jika tidak ada gaya gesek, mustahil kamu dapat berjalan karena kamu pasti tergelincir.
b. Gaya gesekan antara ban mobil dengan jalan membuat mobil dapat bergerak dengan baik. Jika tidak ada gaya gesek, mobil tidak dapat bergerak dengan baik karena mobil tersebut pasti tergelincir.
c. Gaya gesek dapat dimanfaatkan pula pada rem kendaraan. Dengan adanya gaya gesekan antara karet rem dan roda kendaraan, maka kamu dapat mengurangi atau menghentikan gerak kendaraan.
Kerugian gaya gesek bagi manusia adalah sebagai berikut.
a. Gaya gesekan pada bagian-bagian yang ada dalam mesinmobil atau motor dapat menimbulkan panas yang berlebihan. Hal ini dapat menyebabkan mesin mobil cepat rusak. Untuk mengatasi hal ini mesin diberi oli agar gesekan antara bagian-bagian mesin lebih kecil.
b. Gesekan antara ban mobil dan jalan menyebabkan ban mobil cepat aus. Selain itu, gesekan ini dapat menghambat gerak mobil sehingga mobil tidak dapat bergerak dengan kelajuan tinggi.
c. Gesekan antara air laut dan kapal laut dapat  menghambat gerak kapal laut. Untuk mengatasi hal ini, ujung kapal laut dibuat lancip sehingga gesekan antara kapal laut dan air laut dapat diperkecil.
D.Gaya Berat 
Tahukah kamu apa perbedaan antara massa dan berat? Massa adalah ukuran banyaknya materi yang terkandung dalam suatu benda. Massa diukur dengan menggunakan neraca. Satuan massa dalam SI adalah kilogram. Massa merupakan besaran yang tidak memiliki arah. Oleh karena itu, massa termasuk besaran skalar.

Berat adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda. Berat merupakan besaran yang memiliki arah. Arah berat selalu tegak lurus terhadap permukaan bumi. Berat merupakan salah satu bentuk gaya. Berat dapat diukur dengan menggunakan neraca pegas atau dinamometer. Satuan berat dalam SI dinyatakan dalam Newton.

Nilai perbandingan antara gaya berat dan massa setiap benda pada suatu tempat tertentu selalu tetap. Nilai perbandingan itu harganya sama dengan percepatan benda yang jatuh bebas ke bumi yang dinamakan percepatan gravitasi bumi.

 atau

Keterangan: 
g = percepatan gravitasi bumi  (N/kg)
w = gaya berat  (N)
m = massa  (kg)

Besarnya percepatan gravitasi di permukaan bumi tidak tepat sama. Misalnya, percepatan gravitasi di daerah khatulistiwa dan daerah kutub tidaklah sama.
Hal ini dikarenakan jari-jari bumi di daerah Kutub Utara atau Kutub Selatan lebih kecil daripada jari-jari bumi di daerah khatulistiwa.
Percepatan gravitasi di daerah kutub sekitar 9,83 N/kg, sedangkan percepatan gravitasi di daerah khatulistiwa sekitar 9,78 N/kg. Jadi, percepatan gravitasi bumi di daerah kutub lebih besar daripada percepatan gravitasi bumi di daerah khatulistiwa.

Nah, apakah besar percepatan gravitasi di setiap permukaan planet sama? Ternyata besarnya percepatan gravitasi di setiap permukaan planet tidaklah sama. Hal ini karena percepatan gravitasi dipengaruhi oleh massa dan ukuran planet.
Perlu diingat bahwa berat dipengaruhi oleh percepatan gravitasi sehingga berat astronot di planet Mars berbeda dengan berat astronot ketika ada di bumi. Berbeda halnya dengan massa, massa benda tidak dipengaruhi oleh percepatan gravitasi sehingga massa astronot ketika di bumi sama dengan massa astronot ketika di planet Mars.

Contoh
Massa sebuah batu di bumi 20 kg. Jika percepatan gravitasi bumi 9,8 N/kg dan percepatan gravitasi bulan seperenam percepatan gravitasi bumi. Berapakah berat batu yang hilang ketika dibawa ke bulan?
Jawab: Massa di bumi sama dengan massa di bulan, mBumi = mBulan = 20 kg
percepatan gravitasi bumi, gbumi= 9,8 N/kg percepatan gravitasi bulan,   gbulan = 1/6 × 9,8 N/kg = 1,6 N/kg
berat batu di bumi, wBumi = mBumi × gBumi
= 20 kg × 9,8 N/kg = 196 N
berat batu di bulan, wBulan = mBulan × gBulan
= 20 kg × 1,6 N/kg = 32 N
Jadi, batu kehilangan berat sebesar = 196 N – 32 N = 164 N