Hukum Newton Tentang Gerak dan Contoh Penerapannya

Seseorang mendorong sebuah gerobak 

Sejarah Mengenai Dinamika Gerak

Menurut Aristoteles (384-322 SM), kondisi alami benda adalah diam, dan gaya diyakini menyebabkan benda dalam kondisi bergerak. Ia juga berargumen bahwa semakin besar gaya yang dialami benda, maka semakin tinggi kecepatannya. 

Tetapi 2000 tahun kemudian, Galileo mematahkan pendapat Aristoteles tersebut. Galileo berpendapat bahwa kondisi benda yang bergerak dengan kecepatan tetap juga merupakan kondisi alami benda, seperti halnya benda yang diam.

Untuk memahami pendapat Galileo, dimisalkan ada benda yang bergerak dalam bidang datar. Jika benda didorong, maka dibutuhkan gaya dengan nilai tertentu. Kemudian jika bendanya menjadi lebih berat, maka untuk mendorong benda (dengan kecepatan yang sama), akan dibutuhkan gaya yang lebih besar. 

Tetapi, jika permukaannya dijadikan licin, misalnya dengan mengolesi permukaan dengan minyak atau pelumas lainnya, maka hampir tidak membutuhkan gaya untuk menjadikan bendanya tetap bergerak. Lebih jauh lagi, jika gaya gesek diabaikan, maka benda tersebut bisa tetap bergerak dengan kecepatan tetap tanpa melibatkan gaya. 

Akhirnya Galileo menarik kesimpulan bahwa jika tidak ada gaya yang dikenakan pada benda yang bergerak, benda akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap pada lintasan lurus. Benda dapat melambat jika ada gaya yang dikenakan padanya. Selanjutnya Galileo menginterpretasikan gesekan mirip tarikan atau dorongan.

Pada tahun 1687, Sir Isaac Newton mempublikasikan karyanya yang berjudul the Principia yang berisi teori mengenai gerak. Analisis Newton mengenai gerak yang dilakukan benda-benda di dunia ini, dirangkum dalam “3 hukum gerak”, yaitu Hukum I Newton, Hukum II Newton dan Hukum III Newton.

1.      Hukum I Newton

“Semua benda cenderung mempertahankan keadaannya: benda yang diam tetap diam dan benda yang bergerak di lintasan lurus, tetap bergerak dengan kecepatan konstan/tetap.”

Selama tidak ada ada gaya lain yang dikenakan pada benda tersebut, benda akan cenderung mempertahankan keadaannya. Hukum gerak yang pertama ini hampir sama dengan kesimpulan Galileo.

Kecenderungan tersebut disebut sebagai inersia, sehingga Hukum I Newton sering disebut juga sebagai Hukum Inersia. Inersia merupakan sifat kelembaman benda, yaitu keberadaan besaran yang dinamai massa. Keadaan gerak direpresentasikan oleh kecepatan. Jadi, sifat kelembaman mengukur kecenderungan benda mempertahankan kecepatannya. 

Makin besar kelembaman yang dimiliki benda maka makin kuat benda mempertahankan sifat kelembamannya. Atau diperlukan pengganggu yang lebih besar untuk mengubah kecepatan benda. Makin besar massa maka benda makin lembam. Itulah penyebabnya bahwa kita sangat sulit mendorong benda yang memiliki massa lebih besar darimapa benda yang memiliki massa lebih kecil.

Contoh penerapannya:

1.  Saat bus sekolah berhenti mendadak, tas yang disimpan di lantai bus akan terhempas ke arah depan. Hal ini karena tas berusaha mempertahankan kondisinya yang bergerak, mempertahankan kecepatannya.

2.  Kebalikan dari kondisi bus yang berhenti mendadak, jika bus sekolah tersebut bermula dari kondisi diam lalu mulai bergerak maju, maka tas yang disimpan di lantai bus akan terhempas ke arah belakang karena adanya gaya yang arahnya ke belakang untuk mempertahankan kondisi awalnya yaitu diam.

3.     Mengeluarkan saus dari botol, dengan cara menggoyangkan botolnya dengan posisi botol terbalik menghadap piring dan kemudian berhenti menggoyangkannya sehingga inersia membuat saus tetap keluar mengalir.

4.    Berada di dalam mobil yang sedang diam kemudian mobil tertabrak dari belakang, maka akan mengalami cedera leher, sebab badan mengalami percepatan ke depan akibat tempat duduk mobil, tetapi kepala ingin tetap diam.

5.  Saat mobil melaju kencang kemudian menabrak sebuah pohon, mobil seketika berhenti tetapi badan tetap ingin mempertahankan percepatannya. Badan akan berhenti bergerak jika menggunakan sabuk pengaman, tetapi jika tidak maka badan akan terlempar ke luar dan berhenti bergerak sampai ada yang menghentikannya.

 

2.      Hukum II Newton

“Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang diberikan pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massa bendanya. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya total yang dikenakan pada tersebut.”

atau

Jika ada gaya yang dikenakan pada benda yang sedang bergerak dengan kecepatan tetap, maka kecepatan benda tersebut akan bertambah. Atau jika gaya yang dikenakan berlawanan arah dengan arah gerak benda, maka kecepatan benda akan berkurang. 

Dengan adanya perubahan kecepatan ini berarti benda mengalami percepatan. Tetapi jika massa bendanya bertambah, sementara gaya total yang dikenakan pada benda masih tetap, maka percepatan benda akan berkurang.

Contoh Penerapan Hukum II Newton:

1.    Troli belanja yang isinya penuh dan troli belanja yang kosong, jika keduanya didorong dengan gaya yang sama besar, maka troli belanja yang lebih berat yaitu troli belanja yang isinya penuh akan mengalami percepatan lebih lambat jika dibandingkan dengan percepatan pada troli belanja yang kosong. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan massa.

2.   Gaya total yang diberikan pada meja yang didorong oleh 1 orang, akan berbeda jika meja yang sama juga didorong oleh 2 orang. Gaya total akan bertambah besar sehingga percepatannya juga bertambah.

 

3.       Hukum III Newton

“Jika benda pertama melakukan gaya pada benda kedua (gaya aksi), maka benda kedua melakukan gaya yang sama besar pada benda pertama tetapi arahnya berlawanan (gaya reaksi)”

Gaya aksi dan reaksi bekerja pada benda yang berbeda sehingga tidak saling meniadakan.

Contoh penerapan Hukum III Newton:

1.  Jika kamu mendorong dinding dengan tangan, maka pada saat bersamaan dinding mendorong tanganmu dengan gaya yang sama tetapi berlawanan arah

2.    Bumi menarik tubuh kamu dengan gaya yang sama dengan berat tubuhmu, maka pada saat bersamaan tubuh kamu juga menarik bumi dengan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah. Hal ini terjadi saat kita berjalan kaki.

3.    Saat mencangkul tanah, tangan akan merasakan gaya balik dari tanah yang dicangkul. Tangan memberikan gaya ke tanah dengan cangkul (aksi) dan tanah memberikan gaya balik ke tangan (reaksi). Hal ini yang menyebabkan mencangkul tanah merupakan aktivitas yang melelahkan.

4.   Saat mendayung perahu, arah dayungnya ke belakang (aksi). Air memberi gaya ke depan sehingga perahu bisa bergerak ke arah depan.

5.       Saat tangan menekan sudut meja dengan besar gaya tertentu (aksi), tangan akan terasa sakit.  Lalu saat tangan makin menekan sudut meja, rasa sakitnya akan bertambah. Hal ini terjadi karena meja juga memberi gaya yang sama besar pada tangan dengan arah yang berlawanan dari arah menekan meja (reaksi).

6.  Palu yang memukul paku. Palu memberi gaya pada paku (aksi) sehingga paku bisa menancap. Sedangkan paku juga memberi gaya berlawanan arah pada palu (reaksi), sehingga pukulan palu berhenti.

7.   Manusia berdiri di atas lantai. Gaya aksinya adalah lantai mendorong manusia (menahan gaya gravitasi). Gaya reaksinnya adalah manusia yang menekan lantai ke bawah.

8.  Bumi menarik manusia dengan gravitasi (aksi), dan manusia juga menarik bumi (reaksi).

9.  Saat senjata atau kanon ditembakkan, gas panas yang meledak mendorong peluru keluar. Sedangkan senjata terdorong ke belakang. Hal ini disebut “recoil”.

10.   Peluncuran roket. Mesin pada roket memberikan gaya untuk mendorong gas ke bawah, dan gas memberikan gaya yang sama namun berlawan arah yaitu ke atas, sehingga roket mengalami percepatan ke arah atas.

11.   Mesin jet mendorong udara ke belakang, sehingga udara memberikan gaya dorong ke depan.

12. Baling-baling helikopter mendorong udara ke bawah, sehingga helikopter mendapatkan gaya dorong ke atas.

 

 

Referensi:

Giancoli, D. C. (2014). Physics: principles with applications (Vol. 1). Pearson Educación.

Mikrajuddin, A. (2016). Fisika dasar 1. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

https://physics.highpoint.edu/

Share this post