HUKUM NEWTON

A. Hukum I Newton

Pengalaman sehari-hari menunjukkan bahwa benda yang bergerak cenderung berhenti jika tidak didorong terus menerus. Benda yang bergerak akan berhenti dengan adanya gaya gesekan. Misalnya, ketika kamu mendorong sebuah balok kayu di atas meja yang permukaannya datar, kamu akan melihat bahwa balok tersebut akan cenderung bergerak dan kemudian berhenti. Faktor yang menghentikan balok kayu adalah gaya gesek antara balok kayu dengan meja dan udara. Akan tetapi, jika permukaan meja tersebut diperhalus, balok akan cenderung terus bergerak.

Jika pada benda diam bekerja dua buah gaya yang segaris, sama besar, dan berlawanan arah sehingga terjadi keseimbangan, benda itu akan tetap diam. Bahkan, benda tersebut akan tetap diam walaupun ada beberapa gaya yang bekerja, asalkan total gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.

Demikian juga pada benda yang sedang bergerak lurus dengan kecepatan konstan. Jika bekerja dua gaya atau lebih yang seimbang, benda itu akan tetap bergerak lurus dengan kecepatan konstan, asalkan gaya total yang bekerja pada benda itu sama dengan nol.

Kejadian tersebut dijelaskan oleh seorang ilmuwan Inggris yang Bernama Sir Isaac Newton (1643 – 1727) dan dinyatakan sebagai hukum I Newton yang menyatakan bahwa “suatu benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan jika resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol”.

Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diam atau gerak lurus disebut inersia. Oleh karena itu, hukum I Newton sering disebut hukum Inersia. Inersia disebut juga kelembaman. Lembam berarti cenderung bertahan pada keadaan semula.

Contoh peristiwa sehari-hari yang menunujukkan inersia benda:

1. Apabila kamu naik bus, bus itu tiba-tiba direm, badan kamu akan terdorong ke depan. Begitu juga pabila bus tersebut maju tiba-tiba, badan kamu akan terdorong ke belakang. Hal ini karena badan kamu ingin mempertahankan geraknya ke depan atau mempertahankan keadaan diamnya.
2. Coba kamu letakkan sebuah gelas di atas kertas HVS, kemudian letakkan keduanya di atas meja. Tarik kertas secara horizontal dengan sekali hentakan! Apa yang terjadi? Kamu akan menemukan fakta bahwa gelas akan tetap diam saat ditarik dengan cepat secara horizontal. Keadaan ini tidak berlaku jika kertas ditarik secara horizontal dengan perlahan. Hal ini menunjukkan bahwa benda memiliki kecenderungan untuk tetap mempertahankan keadaan diam atau geraknya dengan kecepatan yang tetap.

B. Hukum II Newton

Bagaimanakan akibatnya pada suatu benda apabila resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut tidak sama dengan nol?

Jika gaya bekerja pada suatu benda dan arahnya searah dengan arah gerak benda, kecepatan benda akan bertambah. Bertambahnya kecepatan secara teratur ini disebut benda mengalami percepatan. Sebaliknya, jika gaya yang diberikan tersebut berlawanan arah dengan arah gerak benda, kecepatan benda tersebut akan berkurang. Dengan kata lain, benda tersebut mengalami perlambatan. Akhirnya benda akan berhenti, bahkan benda akan bergerak berlawanan arah dengan arah gerak semula.

Ketika kamu mendorong meja seorang diri, tentu meja tersebut bergerak lambat. Beda halnya, ketika kamu mendorongnya bersama dengan temanmu, meja tersebut akan lebih mudah lagi bergerak. Hal ini terjaid karena gaya yang diberikan terhadap meja olehmu sendiri lebih kecil dibandingkan ketika kamu dibantu teman-temanmu. Dengan demikian meja lebih mudah digerakkan karena percepatannya lebih besar.

Besarnya percepatan suatu benda sebanding dengan resultan gayanya. Semakin besar resultan gaya yang bekerja pada suatu benda, percepatannya akan semakin besar. Apabila percepatan disimbolkan dengan a dan resultan gaya disimbolkan dengan ƩF, dapat dituliskan:

Faktor lain yang memengaruhi kecepatan gerak benda adalah massa. Jika suatu benda yang sedang bergerak dengan percepatan tertentu kamu tambahkan massa kelembamannya, maka percepatan benda akan semakin kecil. Hal ini membuktikan bahwa percepatan benda berbanding terbalik dengan massa benda. Untuk resultan gaya tetap yang bekerja dengan massa semakin besar, semakin kecil percepatan yang terjadi. Apabila massa kelembaman benda disimbolkan dengan m, diperoleh hubungan percepatan dengan massa sebagai berikut.

Gejala-gejala tersebut telah dipelajari sebelumnya oleh Newton sehingga menghasilkan hukum II Newton, yang menyatakan bahwa “jika resultan gaya yang bekerja pada benda tidak sama dengan nol, benda akan bergerak dengan percepatan yang besarnya sebanding dengan  resultan gayanya dan berbanding terbalik dengan massa kelembamannya.” Secara matematis dituliskan.

Atau,

Dengan: a = percepatan (m/s²)

ƩF = resultan gaya (N)

m = massa (kg)

Untuk benda yang bergerak dengan gaya yang bekerja  = konstan, a = konstan. Artinya, benda mengalami gerak lurus berubah beraturan.

Contoh Soal:

Gaya 20 N pada sebuah benda menyebabkan benda tersebut bergerak dengan percepatan  tertentu. Jika massa benda 4 kg, hitung percepatan benda tersebut!

Penyelesaian:

Dik:

F = 20 N

m = 4 kg

dit: a = … ?

jawab:

a = ƩF/m

a = 20 N / 4 kg

a = 5 N/kg   atau 5 m/s²

C. Hukum III Newton

Jika kamu memiliki sepatu roda, coba lakukan kegiatan sederhana berikut! Caranya, pakailah sepatu roda, ikatkan sebuah tali pada dinding, lalu tariklah tali tersebut seperti pada gambar. Apa yang terjadi?

Apabila kamu tarik dinding melalui tali, ternyata kamu tertarik oleh dinding. Seolah-olah ada gaya yang  menarikmu ke dinding sebagai reaksi dari gaya tarik yang kamu lakukan. Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa apabila kamu memberikan gaya aksi pada suatu benda, ternyata benda tersebut akan mengadakan gaya reaksi yang arahnya berlawanan.

Contoh lainnya, coba kamu memukul sisi meja dengan tanganmu! Apa yang kamu rasakan? Tanganmu tentu akan terasa sakit. Kamu memukul sisi meja berarti kamu memberikan gaya aksi kepada sisi meja. Tanganmu terasa sakit karena sisi meja memberikan gaya reaksi kepada tanganmu. Besarnya gaya aksi sama dengan gaya reaksi dan arahnya berlawanan. Adanya gaya aksi reaksi ini adalah inti dari hukum III Newton, yang menyatakan bahwa “Ketika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga akan memberikan gaya yang sama besar, tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama”.

F_aksi = – F_reaksi

Hukum tersebut sering disebut dengan hukum aksi-reaksi. “Untuk setiap gaya aksi akan ada gaya reaksi yang sama besar, tetapi berlawanan arah.” Namun, perlu diketahui bahwa gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada benda yang berbeda.