Hukum Newton

HUKUM-HUKUM NEWTONBAB

16

Setelahmempelajari bab inikita akan memahamipenerapan hukum-

hukum Newton dalamkehidupan sehari-

hari.

Kamu benar-benarnggak tahu, ya? Wah

kamu beruntung.Kebetulan kita nantiakan belajar hukum-

hukum Newton.

Benarkah? Kenapasih setiap kali kita

naik kendaraan yangdirem mendadak kitaselalu tersungkur ke

depan?

Itu karenasifat kelem-baman yangkita miliki.

Benar. Kita akanbelajar tentang kelembaman

pada hukum I Newton.Hubungan antara gaya,

massa, dan percepatan padahukum II Newton. Sertagaya aksi-reaksi pada

hukum III Newton.

Lembam?Apa itu?

Aduh! Aku kesalsekali! Bus yang tadiaku tumpangi seringmengerem mendadaksampai aku hampir

terantuk kursidepanku!

188 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Hukum-Hukum Newton

Perhatikan gambar di atas! Seorang anak sedang bermain bola. Dengan sedikit memberi doronganpada bola, bola akan menggelinding di atas lantai. Meskipun tangan anak tersebut sudah tidak

mendorong bola, tetapi bola tersebut tetap menggelinding beberapa saat. Mengapa hal itu bisa terjadi?Untuk menjawab pertanyaan tersebut simaklah materi berikut dengan saksama.Kata kunci: hukum I Newton – hukum II Newton – hukum III Newton – kelembaman – gaya aksi –

gaya reaksi

Gambar 16.1 Bola tetap menggelinding meski gaya dorong telah dilepaskan

A. Hukum NewtonPada pelajaran sebelumnya kita telah mempelajari gaya. Gaya yang

dikenakan atau diberikan pada suatu benda dapat mengakibatkan perubahanbentuk dan atau gerak benda tersebut. Kali ini kita akan mempelajari gerakbenda dan gaya yang memengaruhi gerak benda tersebut.

Permasalahan gerak dan penyebabnya telah menarik perhatian para ahlifilsafat alam selama berabad-abad. Permasalahan ini mulai menemukan titikterang pada masa Galileo dan Newton.

Pada abad ke-17, Galileo menyadari bahwa suatu benda menjadi lebihlambat atau lebih cepat jika sejumlah gaya bekerja pada benda tersebut. Jikagaya yang bekerja pada benda dihilangkan maka benda akan terus bergerakpada garis lurus.

Galileo menyatakan bahwa suatu benda akan mengalami perubahan kelajuanhanya saat benda dikenai suatu gaya. Dia juga berpendapat bahwa suatu bendaakan bertambah cepat atau melambat selama gaya yang bekerja pada bendatidak saling meniadakan. Berdasarkan gagasan Galileo tersebut, seorang ilmuwanInggris, yaitu Sir Isaac Newton menjelaskan tentang gaya dan gerak.

Gerbang

Gambar 16.2 Isaac Newtonmengemukakan hukum-hukumtentang gerak yang dikenalsebagai hukum Newton

Rep.

www

.hor

az

Dok

. Pen

erbi

t

189Ilmu Pengetahuan Alam VIIIHukum-Hukum Newton

Gagasan-gagasan Newton dituangkan melalui ketiga hukumnya dalam bukuberjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathemathica atau yang lebih dikenalsebagai Principia. Ketiga hukum tentang gerak dan gaya yang dikemukakan olehNewton dikenal sebagai hukum Newton. Hukum I dan II Newton mengikuti gagasanyang dikemukakan oleh Galileo. Sedangkan hukum III Newton membicarakanmengenai gaya aksi dan reaksi. Apa dan bagaimana penerapan ketiga hukumNewton tersebut akan kita pelajari berikut ini.

B. Hukum I NewtonGambar 16.1 di depan menunjukkan seorang anak yang menggelindingkan

bola di atas lantai. Bola menggelinding karena diberi gaya dorong oleh anaktersebut. Namun, bola tetap menggelinding meskipun tangan anak tersebut tidaklagi menyentuh bola.

Dengan demikian, bola tetap menggelinding meskipun tidak ada gaya yangbekerja pada bola. Hal ini merupakan contoh dari hukum I Newton. Untuk lebihmemahami hukum I Newton, perhatikan percakapan di bawah ini!

Ya, karena kitamempertahankan

keadaan awalkita yang semula

diam.

Dina, mengapakalau kita beradadi dalam bus yang

sedang berhenti, tiba-tibadigas mendadak, badan kita

terdorong ke belakang?

Apakahsetiap benda

akan berusahamempertahan-kan keadaan

awalnya?

Ya, kamubenar.

Dari percakapan di atas dapat kita ketahui bahwa jika kita berada di dalamsebuah bus yang sedang berhenti kemudian digas mendadak maka badan kitaakan terdorong ke belakang. Hal ini terjadi karena badan kita akan memper-tahankan keadaan awalnya, yaitu diam. Bus yang digas mendadak akan bergerakke depan sehingga badan kita terdorong ke belakang (berlawanan dengan arahgerak bus).

Berdasarkan peristiwa di atas, dapat disimpulkan bahwa ketika gaya luardihilangkan, setiap benda akan berusaha mempertahankan keadaan awalnya,yaitu diam atau bergerak lurus beraturan. Hal ini sesuai dengan hukum I Newtonyang berbunyi:

Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka bendayang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurusberaturan akan tetap bergerak lurus beraturan.


Praktikum 1

Hukum I NewtonA. Tujuan

Menyelidiki sifat kelembaman suatu benda.B. Alat dan Bahan

1. Meja 1 buah2. Kertas 1 buah3. Gelas plastik 1 buah

C. Langkah Kerja1. Letakkan kertas di atas meja!2. Letakkan gelas di atas kertas tersebut!3. Tariklah kertas dengan cepat! Amati apa yang terjadi!4. Lakukan langkah 1–2 kemudian tarik kertas secara perlahan-lahan! Amati apa yang

terjadi!5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas!6. Sampaikan kesimpulan di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lain untuk

menanggapi!7. Kembalikan alat dan bahan yang telah selesai kamu gunakan ke tempat semula!

Secara matematis, hukum I Newton dapat dituliskan sebagai berikut.

Σ F = 0 . . . (16.1)Keterangan:

Σ F : resultan gaya (N)

Sifat benda yang mempertahankan keadaan awalnya disebutkelembaman atau inersia. Sehingga hukum I Newton disebut juga hukumkelembaman. Kelembaman yang dimiliki suatu benda diam membuatnyasulit digerakkan. Akan tetapi jika benda tersebut bergerak makakelembamannya akan menyebabkan benda terus bergerak lurus. Untukmelawan kelembaman benda diperlukan suatu gaya tertentu. Gaya yangdiperlukan untuk melawan kelembaman sebanding dengan massabenda, karena semakin besar massa benda tersebut, kelembamannyajuga semakin besar.

Untuk memahami hukum I Newton, lakukan kegiatan berikut! Setelahkamu memahami hukum I Newton melalui praktikum 1, coba kerjakanpelatihan di bawahnya!

Sebaiknya Tahu

Salah satu penerapan hukum INewton adalah sabuk peng-aman dan kantong udara.Tanpa adanya gaya penahandari sabuk pengaman ataukantong udara, kelembamanboneka uji tabrakan padagambar di atas akan mem-bawanya menembus kacadepan mobil. (Dikutip seperlunyadengan perubahan dari Pustaka SainsTersambung Internet: Energi, Gaya, danGerak. Pakar Raya. 2006)

Gambar 16.3 Sabuk pengamandan kantong udara berfungsimenahan kelembaman

Rep.

ww

w.sic

urau

to-v

ideo

.it.


C. Hukum II NewtonKita telah mempelajari tentang resultan

gaya pada bab sebelumnya. Masih ingatkahkamu apa yang dimaksud dengan resultangaya? Perhatikan gambar 16.4 di samping!Pada gambar tampak 2 orang sedang men-dorong lemari. Resultan gaya yang bekerja padalemari merupakan penjumlahan dari gaya yangdiberikan oleh masing-masing orang. Resultangaya yang dialami lemari lebih besar daripadagaya yang diberikan oleh masing-masing orang,sehingga lemari lebih mudah digeser. Jikalemari tersebut hanya didorong oleh salah satuorang dengan gaya yang lebih kecil daripada resultan gaya kedua orang tersebutmaka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yangbekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat.

Perhatikan gambar 16.5 di samping! Jika kamumendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnyasama dengan besar gaya yang digunakan untukmenggeser lemari maka meja tersebut akan bergeserlebih cepat. Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakinkecil massa suatu benda, benda akan lebih cepatbergerak.

Peristiwa-peristiwa di atas sesuai dengan hukumII Newton yang berbunyi:

Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yangbekerja pada benda berbanding lurus dengan besargayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.

Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.

ΣF

a =m

Σ .F = m a . . . (16.2)

Keterangan:

a : percepatan benda (m/s2)

m : massa benda (kg)

Gambar 16.4 Lemari akan lebih mudah digeser dengan gaya yang lebihbesar

Gambar 16.5 Meja yang massanyalebih kecil lebih mudah digeserdaripada lemari

Diskusi

Diskusikan dengan kelompokmu tentang peristiwa-peristiwa di sekitarmu yang sesuaidengan hukum I Newton! Tulis hasil diskusimu dan kumpulkan pada gurumu untukdidiskusikan bersama!

Hukum IINewton

(a) (b)

Dok

. Pen

erbi

t

Dok

. Pen

erbi

t

Dok

. Pen

erbi

t


Contoh Soal

Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengan percepatan 2 m/s. Berapakah besar gayayang diberikan pada benda?Penyelesaian:Diketahui:m = 10 kg

a = 2 m/s

Ditanyakan: F = . . .?Jawab:

F = m · a

F = 10 . 2

F = 20 NJadi, gaya yang bekerja pada benda adalah 20 N.

Ketika kamu duduk di kelas VII, kamu telah mempelajari gerak lurus. HukumII Newton juga dapat diterapkan pada gerak lurus, terutama gerak lurus berubahberaturan (GLBB). Dalam GLBB berlaku persamaan berikut.

v = v 0 + a . t

s = v 0 . t + 12

. a . t2 . . . (16.3)

v = v 02 + 2 . a . s

Untuk lebih memahami penerapan hukum II Newton pada GLBB, simaklahcontoh soal berikut!

Contoh penerapan hukum II Newton adalah pada gerakan di dalam lift. Ketikakita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubahsesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya beratyang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknyaterjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak kebawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalamkeadaan diam.

Cara penghitungan matematis dari hukum II Newton dapat kamu simak padacontoh soal berikut ini.

Contoh soal

Sebuah mobil bermassa 2.000 kg bergerak dengan kelajuan 16 m/s. Jika mobil tersebutdirem dengan gaya 8.000 N, berapakah jarak yang ditempuh mobil mulai direm sampaiberhenti?Penyelesaian:Diketahui:m = 2.000 kg

v 0 = 16 m/sv t = 0 m/s (karena berhenti)


Kerja Mandiri 1

Kerjakan soal berikut dengan tepat!1. Sebutkan bunyi hukum II Newton!2. Sebutkan 3 contoh peristiwa sehari-hari yang melibatkan hukum II Newton!3. Seorang anak mendorong balok yang massanya 5 kg dengan gaya 4,5 N. Berapakah

percepatan balok tersebut?

Σ F = -8.000 NDitanyakan: s = . . .?Jawab:Langkah 1Menentukan perlambatan mobil, karena mobil mengalami pengereman maka percepatanbernilai negatif.

Σ F = m . a

-8.000 = 2.000 . a

a = -4 m/sLangkah 2Menentukan jarak yang ditempuh selama perlambatan.

v 2 = v 02 + 2 . a . s

0 = 162 +2 . (-4) . s0 = 256 – 8s8s = 256s = 32 mJadi, jarak yang ditempuh mobil dari mulai direm hingga berhenti adalah 32 m.

Setelah kamu memahami materi dan contoh soal di atas, coba kerjakansoal-soal berikut!

D. Hukum III NewtonMengapa ketika jari tangan kita menekan meja semakin kuat akan terasa

sakit? Sebenarnya ketika kita menekan meja berarti kita memberikan gaya padameja. Tangan kita akan merasa sakit sebab meja akan memberikan gaya yangbesarnya sama dengan gaya tekan tangan kita, tetapi arahnya berlawanan. Jadi,jika kita perhatikan, gaya bukanlah sesuatu dalam benda tersebut tetapi merupakaninteraksi antara dua benda.

Peristiwa di atas merupakan contoh dari hukum III Newton, yang dikenalsebagai hukum aksi-reaksi, yang bunyinya:

Hukum IIINewton


Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda keduaakan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.Secara matematis, hukum III Newton dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

F aksi = F reaksi . . . (16.4)

Hukum III Newton berlaku pada dua gaya yang merupakan pasanganaksi-reaksi. Dua gaya dikatakan pasangan aksi-reaksi jika:1. bekerja pada dua benda yang berbeda,2. saling berinteraksi,3. besarnya sama dan berlawanan arah.

Untuk lebih memahami hukum III Newton tentang gaya aksi-reaksiperhatikan gambar 16.6 di samping! Pada gambar 16.6 gaya-gaya yangbekerja adalah sebagai berikut.

F 1 = gaya yang diberikan tali pada dinding

F 2 = gaya yang diberikan dinding pada tali

F 3 = gaya yang diberikan bola pada tali

F 4 = gaya yang diberikan tali pada bola

w = gaya berat bola

F 1 dan F 2 serta F 3 dan F 4 adalah pasangan gaya aksi-reaksi. Keduapasang gaya tersebut bekerja pada dua benda yang berbeda dan saling

berinteraksi. Besar gaya F 1 dan F 2 adalah sama tetapi arahnya

berlawanan. Demikian pula dengan gaya F 3 dan F 4.

Sedangkan gaya F 2 dan F 3 bukan pasangan gaya aksi-reaksi karena

kedua gaya tersebut bekerja pada satu benda yang sama, yaitu tali. F 3

dan w bukan merupakan pasangan aksi-reaksi meskipun kedua gayatersebut besarnya sama, berlawanan arah, dan bekerja pada dua bendayang berbeda, karena kedua gaya tersebut tidak saling berinteraksi.

Jadi, dari kelima gaya tersebut yang merupakan pasangan aksi-reaksiadalah:

1. F 1 dan F 2

2. F 3 dan F 4

Contoh penerapan hukum III Newton dapat kita jumpai pada peristiwamerapatnya perahu ke dermaga. Ketika tali perahu telah terikat ke dermaganamun perahu belum merapat ke dermaga maka nelayan akan menariktali perahu. Nelayan tersebut memberikan gaya tarik yang arahnyamenjauhi dermaga, hal ini menyebabkan perahu mendekat ke dermaga.Perahu dapat mendekat ke dermaga karena adanya gaya reaksi yangarahnya berlawanan dengan gaya tarik yang diberikan oleh nelayan.Untuk lebih memahami gaya aksi-reaksi, lakukan praktikum berikut!

Gambar 16.6 Bola digantungdengan tali pada dinding

Sebaiknya Tahu

Hukum ketiga Newton berlakupada roket. Roket mendorongdan membuang gas ke bawah.Sesuai hukum III Newtonmaka gas mendorong roket keatas. Jika dorongan ke atasmelebihi berat pesawat makaroket akan meluncur ke atas.

Gambar 16.7 Roket menggu-nakan prinsip hukum III Newton

Rep.

www

.tms.o

rg

F1

F2

F3

F4

w

TipsJika terdapat pasangan gayaaksi-reaksi, kita tentukan salahsatu gaya sebagai aksi dan yanglain sebagai reaksi (bolehdibolak-balik).


Praktikum 2

Hukum III NewtonA. Tujuan

Mengetahui besarnya gaya aksi dan reaksi dengan menggunakan neraca pegas.B. Alat dan Bahan

1. Neraca pegas 2 buah2. Statif dan klem 1 set

C. Langkah Kerja1. Pasang statif dan klem pada meja kemudian gantungkan kedua pegas secara seri

seperti tampak pada gambar!

2. Tarik neraca pegas kedua dan perhatikan besar skala yang ditunjukkan oleh keduaneraca!

3. Ulangi langkah 1–2 sebanyak 4 kali dengan besar gaya yang berbeda-beda! Catatbesar gaya yang terbaca pada neraca pegas ke dalam tabel berikut!

TarikanGaya

Neraca I Neraca II

1 . . . N . . . N2 . . . N . . . N3 . . . N . . . N4 . . . N . . . N5 . . . N . . . N

4. Diskusikan kegiatan di atas dengan kelompokmu kemudian buat kesimpulannya!Sampaikan hasil diskusimu di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lainuntuk menanggapi hasil diskusimu!

5. Kembalikan semua alat dan bahan ke tempat semula!

Berdasarkan percobaan di atas, diperoleh hasil bahwa jarum pada keduaneraca pegas menunjukkan angka yang sama. Dengan demikian, terbukti bahwa

F aksi = F reaksi.

Sekarang, coba kamu kerjakan pelatihan berikut!


Rangkuman

1. Hukum I Newton berbunyi: ”Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengannol maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mulabergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan”. Secara matematis, hukumI Newton dapat dituliskan sebagai berikut.

Σ F = 0

Contoh penerapan hukum I Newton adalah ketika kita berada dalam bus yang bergerakkemudian direm mendadak maka tubuh kita akan terdorong ke depan.

2. Hukum II Newton yang berbunyi: ”Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerjapada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik denganmassa benda”. Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.

Σ ΣF .a = F = m am

atau

Contoh penerapan hukum II Newton adalah ketika menggeser benda. Misalnya, sebuahlemari akan lebih mudah digeser atau didorong oleh 2 orang daripada hanya didorongoleh 1 orang saja.

3. Hukum III Newton bunyinya: ”Jika benda pertama memberikan gaya pada benda keduamaka benda kedua akan memberikan gaya balasan yang besarnya sama tetapi arahnyaberlawanan”. Secara matematis, hukum III Newton dirumuskan:

F aksi = F reaksi

Contoh penerapan hukum III Newton adalah ketika kita menekan benda. Misalnya, kitamenekan meja. Semakin keras kita menekan meja, tangan kita akan semakin sakit. Halini dikarenakan meja memberikan gaya dorong yang besarnya sama dengan gaya tekanyang kita berikan.

Kerja Mandiri 2

Kerjakan soal berikut dengan tepat!Sebuah mangkuk plastik diletakkan di atas buku. Kedua benda tersebut diletakkan di atasmeja. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut kemudian sebut danjelaskan gaya-gaya mana sajakah yang merupakan pasangan aksi-reaksi! Kumpulkantugasmu pada guru untuk kemudian didiskusikan bersama teman-teman sekelas!


Soal-soal Uji KompetensiA. Ayo, berilah tanda silang pada jawaban

yang paling tepat!1. Hukum I Newton dikenal sebagai hukum

. . . .a. kekekalanb. kelembamanc. aksi-reaksid. keseimbangan

2. Benda akan cenderung tetap diam ataubergerak jika resultan gaya yang bekerjapada benda sama dengan . . . .a. nolb. 1c. 2d. 3

3. Jika kita berada di dalam bus yang se-dang berjalan, tiba-tiba direm makabadan kita akan terdorong . . . .a. ke sampingb. ke bawahc. ke depand. ke belakang

4. Hukum I Newton dirumuskan . . . .

a. Σ a = m · F

b. Σ m = F · a

c. Σ F = m · a

d. Σ F = 05. Sebuah mobil bergerak dengan

percepatan 4 m/s2. Jika massa mobil1.500 kg, besar gaya yang bekerja padamobil adalah . . . .a. 375 Nb. 750 Nc. 1.500 Nd. 6.000 N

6. Sebuah balok bermassa 2 kg didorongdengan gaya 2,5 newton. Besar perce-patan balok adalah . . . .

a. 1 m/s2

b. 1,25 m/s2

c. 1,5 m/s2

d. 2 m/s2

7. Seorang anak melempar bola dengangaya 3 N sehingga bola bergerak denganpercepatan 3 m/s2. Massa bola yangdilempar adalah . . . .a. 1 kgb. 2 kgc. 3 kgd. 4 kg

8. Hukum III Newton dikenal dengan hukum. . . .a. kelembamanb. aksi-reaksic. kesetimbangand. Pascal

9. Berikut ini yang bukan merupakan syarataksi-reaksi adalah . . . .a. besarnya gaya samab. arah gaya berlawananc. gayanya searahd. terjadi pada dua benda

10. Gambar di bawah ini yang merupakangaya aksi reaksi adalah . . . .

a. F 1 dan F 2

b. F 1 dan F 3

c. F 1 dan F 4

d. F 2 dan F 3

F1

F2

F3

F4


B. Jawablah pertanyaan berikut denganbenar!1. Sebutkan bunyi hukum I Newton!2. Jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi

percepatan suatu benda sesuai hukum IINewton!

3. Sebuah benda bermassa 100 gramditarik dengan gaya 20 newton. Bera-pakah besar percepatan benda yangbergerak?

4. Sebutkan bunyi hukum III Newton!5. Gambar dan jelaskan gaya aksi-reaksi

yang terjadi ketika tangan kita mendorongtembok!

Hukum Newton

Documents

Transcript of Hukum Newton