Pada bagian sebelumnya kamu telah mempelajari bahwa benda bisa bergerak karena ada gaya yang bekerja padanya. Jika gaya total pada benda berkurang, misalnya karena gaya gesek, maka gerak benda dapat melambat lalu berhenti. Mengapa saat bersepeda menuruni jalan kecepatan bertambah? Jawabannya dijelaskan oleh tiga Hukum Newton di bawah ini.
Hukum I Newton (Hukum Kelembaman/Inersia)
Perhatikan tumpukan buku di atas meja. Buku-buku tersebut tetap diam meskipun diletakkan di atas meja karena tidak ada gaya yang bekerja mengubah keadaannya. Gaya normal (N) dari meja menahan gaya berat (W) buku ke bawah, sehingga keduanya saling menyeimbangkan. Keadaan ini menunjukkan Hukum I Newton, yaitu benda akan tetap diam jika tidak ada gaya total yang bekerja padanya, dan akan terus bergerak lurus beraturan jika sudah bergerak, kecuali ada gaya yang mengubah keadaan tersebut.
Rumusan Konsep
Resultan gaya pada benda nol (ΣF = 0), maka benda: tetap diam, atau tetap bergerak lurus beraturan (kecepatan tetap).
Contoh Penerapan Sehari-hari
- Gelas di atas baki tidak jatuh ketika baki ditarik cepat karena gelas "ingin" mempertahankan keadaan diamnya.
- Kelereng di sendok yang dibawa berlari akan terdorong saat langkah mendadak berhenti.
- Mengangkat benda berat terasa sulit di awal karena kelembaman makin besar pada massa yang lebih besar.
- Penumpang kendaraan perlu sabuk pengaman agar tidak terdorong ke depan saat terjadi perlambatan mendadak.
Hukum II Newton (Hubungan Gaya, Massa, dan Percepatan)
Perhatikan dua anak yang sedang menarik balok kayu ke arah yang berlawanan. Anak pertama memberikan gaya F₁ ke kiri, sedangkan anak kedua memberikan gaya F₂ ke kanan. Jika gaya F₂ lebih besar daripada gaya F₁, maka balok akan bergerak ke arah kanan dengan percepatan a.
Peristiwa ini menunjukkan bahwa percepatan benda bergantung pada besar gaya yang bekerja dan massanya. Semakin besar resultan gaya yang bekerja pada suatu benda, semakin besar pula percepatan geraknya. Sebaliknya, semakin besar massa benda, semakin kecil percepatan yang dihasilkan jika gaya yang diberikan tetap sama.
Bunyi Hukum
Percepatan sebuah benda sebanding dengan resultan gaya yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya: a = F/m, atau F = m × a, dengan F = gaya total (N), m = massa (kg), a = percepatan (m/s²).
Makna Fisik
- Resultan gaya sama tetapi massa dua kali lipat → percepatan setengahnya.
- Resultan gaya lebih besar pada massa sama → percepatan lebih besar.
Contoh Penerapan
- Truk bermuatan berat butuh jarak lebih panjang untuk mencapai kecepatan tertentu dibanding truk kosong karena percepatannya lebih kecil.
- Mendorong gerobak penuh memerlukan gaya lebih besar daripada gerobak kosong untuk memperoleh percepatan yang sama.
Hukum III Newton (Aksi dan Reaksi)
Perhatikan seorang anak yang sedang berenang dengan cara mendorong air ke belakang menggunakan tangannya. Dorongan tangan ke belakang merupakan gaya aksi, sedangkan air memberikan dorongan balik ke arah depan yang disebut gaya reaksi. Tubuh anak bergerak maju karena adanya gaya reaksi dari air. Peristiwa ini menunjukkan penerapan Hukum III Newton, yang menyatakan bahwa setiap aksi selalu menimbulkan reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah. Dengan kata lain, saat anak memberi gaya pada air, air pun memberi gaya yang sama besar namun berlawanan arah kepada tubuh anak sehingga ia dapat bergerak ke depan.
Pernyataan dan Persamaan
Jika suatu benda memberi gaya pada benda lain, maka benda kedua memberi gaya yang besarnya sama dan arahnya berlawanan pada benda pertama: Faksi = −Freaksi.
Ilustrasi dan Aplikasi
- Berjalan ke depan: kaki mendorong tanah ke belakang; tanah memberi reaksi ke depan sehingga tubuh bergerak maju.
- Roket: gas didorong ke bawah; roket terdorong ke atas.
- Gaya normal dan berat: balok di meja menekan meja ke bawah (berat), meja memberi gaya normal (N) ke atas. Pada balok ringan, N kecil; pada balok berat, N besar sehingga meja bisa melengkung.
- Bola memantul di dinding: bola memberi gaya ke dinding, dinding memberi gaya balik sehingga arah bola berubah.
Soal. Sebuah benda bermassa 5 kg diberi gaya horizontal sebesar 20 N di atas lantai licin. Hitung percepatan benda tersebut dan tentukan hukum Newton yang menjelaskan peristiwa ini!
Pembahasan. Diketahui massa (m) = 5 kg, gaya (F) = 20 N, dan lantai licin sehingga gaya gesek diabaikan. Gunakan Hukum II Newton, yang menyatakan bahwa percepatan (a) sebanding dengan gaya total dan berbanding terbalik dengan massa benda: a = F/m = 20/5 = 4 m/s². Jadi, benda mengalami percepatan sebesar 4 m/s².
Kegiatan Kelompok
Menyelidiki Hukum Newton dalam Kehidupan Sehari-hari
Tujuan. Memahami penerapan tiga Hukum Newton melalui percobaan sederhana dan pengamatan langsung.
Bahan.
- Papan kecil atau tatakan datar
- Balok kayu berukuran sama (3 buah)
- Karet gelang besar atau tali lentur
- Dinamometer (neraca pegas)
- Bola kecil, tali, dan stopwatch
Langkah.
- Bentuklah kelompok beranggotakan 4–5 orang. Setiap kelompok akan melakukan tiga kegiatan berbeda untuk membuktikan Hukum Newton I, II, & III.
- Hukum I Newton (Kelembaman): letakkan satu balok di atas papan. Dengan cepat, tarik papan ke arah mendatar tanpa menyentuh balok. Amati apakah balok ikut bergerak bersama papan atau tetap di tempat semula. Catat hasil pengamatanmu dan jelaskan mengapa balok mempertahankan keadaan diamnya meskipun papan ditarik.
- Hukum II Newton (Gaya, Massa, dan Percepatan): hubungkan balok pertama dengan dinamometer menggunakan tali. Tarik balok di atas permukaan datar dengan gaya yang konstan, lalu catat nilai gaya pada dinamometer dan waktu tempuh menggunakan stopwatch. Ulangi langkah yang sama dengan menambahkan satu dan dua balok di atasnya. Bandingkan gaya dan percepatan pada ketiga percobaan tersebut.
- Hukum III Newton (Aksi dan Reaksi): berdirilah berpasangan dengan posisi saling berhadapan. Dorong satu sama lain dengan gaya yang sama besar. Rasakan arah gaya yang kamu terima. Selanjutnya, pegang tali pendek, lalu tarik secara bersamaan ke arah berlawanan. Amati apakah kedua orang mengalami tarikan dengan gaya yang sama besar.
- Catat hasil pengamatan dan simpulkan bagaimana gaya aksi dan reaksi bekerja dalam setiap kegiatan.
Pertanyaan.
- Apa bukti bahwa setiap hukum Newton berlaku dalam kehidupan sehari-hari?
- Faktor apa saja yang dapat memengaruhi hasil percobaan (misalnya gaya gesek atau massa benda)?
Gratis — tolong sebarkan
Materi dan latihan di sini bisa dipakai siapa saja tanpa membayar dan tanpa mendaftar. Aplikasi Fitri Learning membawa semuanya ke HP, lengkap dengan nilai dan pembahasan, dan jalan tanpa internet setelah diunduh sekali.
Gratis, tanpa akunUnduh aplikasinya → Ilmu yang bermanfaatBagikan ke WhatsApp