HUKUM NEWTON DAN PENERAPANNYA

A. HUKUM I NEWTON

Sebuah benda tetap diam atau bergerak dengan kecepatan sama kecuali benda tersebut dipengaruhi oleh gaya luar, atau gaya eksternal. Kecenderungan ini dikatakan bahwa benda mempunyai kelem­baman. Hukum pertama Newton sering kali dinamakan hukum kelembaman.

Bunyi: “Jika resultan gaya yang bekerja pada benda yang sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam. Benda yang mula-mula bergerak lurus beraturan akan tetap lurus beraturan dengan kecepatan tetap”. 

• Saat mobil bergerak cepat di rem mendapak penumpang akan serasa terdorong kedepan
• Mobil yang anda naiki setelah direm mendadak, lalu mobil tiba-tiba bergerak kedepan, maka anda akan terdorong ke belakang
• Koin yang diatas kertas yang diletakkan di meja akan tetap, jika kertas ditarik cepat

B. GAYA, MASSA DAN HUKUM II NEWTON

Gaya adalah tarikan atau dorongan yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya, artinya dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkannya jika gaya itu adalah satu­ satunya gaya yang bekerja pada benda ter­sebut. Besarnya gaya adalah hasil kali antara massa dengan percepatan benda.

Bunyi: “Percepatan dari suatu benda akan sebanding dengan jumlah gaya (resultan gaya) yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massanya”. 

F = Gaya (N)
m = Massa (Kg)
a = Percepatan (m/s²)

Massa adalah sifat intrinsik sebuah benda yang mengukur resistensinya terhadap percepatan. Hukum Kedua Newton menetapkan hubungan antara besaran dinamika gaya dan massa, dan besaran kinematika percepatan.

C. HUKUM III NEWTON

Hukum Ketiga Newton kadang-kadang dinamakan hukum interaksi atau hukum aksi reaksi. Hukum ini menggambarkan sifat penting dari gaya, yaitu bahwa gaya-gaya selalu terjadi ber­pasangan.

Bunyi: “Jika suatu benda memberikan gaya pada benda lain maka benda yang dikenai gaya akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang di terima dari benda pertama tetapi arahnya berlawanan”. 

Gaya ini berlawanan arah dengan gaya luar yang dikerjakan. Gaya gesek yang bekerja pada benda yang belum bergerak dinamakan gaya gesek statik. Yang nilainya dari nol sampai gaya maksimum f_s maksimum bergantung pada seberapa kuat mendorong. Jika mendorong cukup kuat, kotak akan meluncur di atas lantai. Pada saat kotak meluncur maka akan bekerja gaya gesekan kinetik f_k (dinamakan juga gesekan luncuran) yang melawan gerakan.

Sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar.

Berdasar gambar diatas, diketahui:
1) percepatan benda nol
2) benda bergerak lurus beraturan
3) benda dalam keadaan diam
4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknyaPernyataan yang benar adalah….
a. (1) dan (2) saja
b. (1) dan (3) saja
c. (1) dan (4)
d. (1), (2) dan (3) saja
e. (1), (2), (3) dan (4)

Sebuah mobil truk yang massanya 10.000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm dan dalam waktu 20 sekon mobil tersebut berhenti. Gaya rem yang bekerja pada mobil tersebut hingga berhenti adalah…
a. 10.000 N
b. 20.000 N
c. 30.000 N
d. 40.000 N
e. 50.000 NPembahasan:
Diketahui: m = 10.000 kg
v0 = 20 m/s
t = 20 s
v = 0 (berhenti)Ditanya: = …
Jawab:
Terlebih dahulu hitung percepatan (a) dengan menggunakan persamaan glbb (rumus 1)
v = v0 + a . t

Menghitung menggunakan hukum II Newton.
F = 10.000 kg . – 1 m/s2 = – 10.000 NTanda negatif menunjukkan arah gaya rem berlawanan dengan arah gerak mobil
Jawaban: aContoh 3Perhatikan gambar dibawah ini!

Jika massa balok 4 kg dan antara balok dengan lantai tidak ada gesekan, maka balok tersebut dalam keadaan..
a. Diam (tidak bergerak).
b. Bergerak lurus berubah beraturan ke kanan.
c. Bergerak lurus berubah beraturan ke kiri.
d. Bergerak lurus beraturan ke kanan.
e. Bergerak lurus beraturan ke kiri.Pembahasan
F = 20 N – 32 N = – 12 N

Benda bergerak lurus berubah beraturan ke kiri
Jawaban: c

Contoh 4

Sebuah benda bermassa 1 kg mula-mula bergerak mendatar dengan kecepatan 10 m/s. Kemudian diberi gaya konstan 2 N selama 10 s searah dengan arah gerak benda. Besar kecepatan benda setelah 10 s adalah…
a. 15 m/s
b. 20 m/s
c. 25 m/s
d. 30 m/s
e. 35 m/s

Pembahasan
 
Jawaban: d

Contoh 5

Sebuah benda massanya 20 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Oleh karena gaya yang bekerja berlawanan arah dengan gerak benda, kecepatan benda menjadi 4 m/s setelah menempuh jarak 12 m. Gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah…
a. 2 N
b. 4 N
c. 8 N
d. 20 N
e. 40 N

Pembahasan
Percepatan benda (a):
v² = v0² + 2 . a . s
(4 m/s)² = (8 m/s)² + 2 . a . 12 m
24 m . a = 16 m²/s² – 64 m²/s² = – 48 m²/s²
a = – 2 m/s2
Gaya pada benda (∑F):
∑F = m .a = 20 kg .– 2 m/s2 = – 40 N

Soal Latihan

Soal 1.

Dua balok yang saling kontak didorong oleh gaya 30 N, tampak seperti pada gambar

Jika massa balok A = 4 Kg, dan massa balok B = 2 Kg. maka gaya kontak kedua balok adalah…

Soal 2. 

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika massa balok 5 kg dan g = 10 m/s², meluncur pada lintasan yang licin bidang miring, maka besar percepatan balok adalah
A.    4 m/s²
B.    5 m/s²
C.    6 m/s²
D.    8 m/s²
E.    10 m/s²

Soal 3

Seseorang dengan massa 50 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke atas dengan per­cepatan 2 m/s². Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka gaya desakan kaki orang pada lantai lift adalah..

Soal 4 : UN 2012

Perhatikan gambar balok berikut ini!

Jika massa balok 3 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s², maka gaya normal yang dialami balok adalah

Soal 5 :

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika massa balok m₁ = 2 kg, massa balok 2 = 3 kg, dan g =10 m/s² dengan massa katrol dan massa tali diabaikan, maka besarnya percepatan dan tegangan tali adalah

a. 2 m/s²dan 10 N
b. 2 m/s²dan 24 N
c. 4 m/s²dan 10 N
d. 4 m/s²dan 24 N
e. 4 m/s²dan 30 N

Soal 6 :

Perhatikan gambar berikut!

Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 12 N ke arah kanan. Jika koefisien gesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :
a) Gaya normal
b) Gaya gesek antara benda dan lantai
c) Percepatan gerak benda

Soal 7 :

Diberikan gambar sebagai berikut!

Jika massa katrol diabaikan, tentukan:
a) Percepatan gerak kedua benda
b) Tegangan tali penghubung kedua benda

Setelah anda mempelajari materi diatas sialahkan anda kerjakan soal latihan online berikut:

1. Latihan Online