3 Hukum Newton: Rumus dan Contoh Soal Lengkap

image by: substack.com

Warta News – Hukum Newton adalah sebuah persamaan yang diusulkan oleh Sir Isaac Newton dan menjadi salah satu ilmu fundamental dalam bidang Fisika Klasik.

Hukum ini menjelaskan terkait hubungan yang terjadi antara gerak suatu benda dengan gaya yang dialaminya.

Hukum gerak Newton termasuk ke dalam dasar dalam bidang ilmu mekanika klasik yang kemudian diturunkan ke dalam 3 jenis hukum persamaan Newton.

Contoh Hukum Newton

Contoh penerapan dari hukum Newton sangat banyak di sekitar kita. Contoh ini dibagi berdasarkan hukum yang pertama, kedua atau hukum yang ketiga sebagai berikut:

1. Hukum Pertama Newton

Penumpang yang berada dalam sebuah kendaraan seperti mobil cenderung akan terdorong ke arah belakang secara otomatis ketika mobil yang semula dalam kondisi diam tiba-tiba bergerak maju.

Sebaliknya, mobil yang awalnya dalam keadaan bergerak dengan kecepatan teratur tiba-tiba dihentikan, maka hal itu akan menyebabkan para penumpangnya terdorong ke arah depan secara otomatis.

2. Hukum Kedua Newton

Seorang pemain sepakbola yang menggiring bolanya di permukaan lapangan yang datar, maka padanya berlaku prinsip Newton kedua yang mana resultan gaya yang diberikan kepada bola sebanding dengan percepatan yang dialami bola.

Selain itu, prinsip ini juga berlaku pada percepatan gerak truk muatan barang yang akan lebih cepat ketika muatan barang lebih ringan dibanding muatan yang lebih banyak.

3. Hukum Ketiga Newton

Hukum Newton ketiga dikenal juga sebagai hukum aksi dan reaksi. Ada banyak penerapan hukum ini di kehidupan sehari-hari seperti seorang tukang bangunan yang memukulkan palu ke atas kepala paku maka tukang tersebut juga akan merasakan rasa sakit yang sama dengan besar gaya yang ia berikan kepada paku.

Oleh karena itu, prinsip ini digunakan untuk merancang safety tools atau alat keamanan bagi para pekerja sesuai dengan besar gaya yang harus mereka keluarkan saat bekerja.

Semakin besar gaya yang dilibatkan saat bekerja, maka dibutuhkan safety tools yang lebih handal.

Rumus Hukum Newton

Hukum Newton 1

Pada klausul hukum yang pertama berbunyi bahwa “benda secara alaminya akan tetap mempertahankan keadaan diam ketika resultan gaya yang bekerja padanya sama dengan 0.

Begitupula apabila keadaan benda pada awalnya bergerak lurus, maka resultan 0 akan membuat benda bergerak lurus secara beraturan tanpa mengalami percepatan. Kondisi ini berubah jika ada gaya yang bekerja pada benda itu.”

Dari bunyi hukum pertama tersebut dapat disimpulkan bahwa sifat benda secara alamiahnya akan tetap mempertahankan keadaan.awalnya hingga mengalami gaya yang kemudian mengubah posisi benda tersebut.

Oleh karenanya, hukum Newton yang pertama sering dikenal sebagai hukum inersia atau hukum kelembaman benda. Rumus hukum pertama dituliskan seperti berikut:

hukum newton 1

Keterangan:
F = gaya (Newton)
dv = perubahan kecepatan (m/s)
dt = perubahan waktu (s)

Hukum Newton 2

Pada klausul hukum yang kedua, Newton merumuskan konsep bahwa:

“Perubahan posisi benda berbanding lurus dengan resultan gaya atau total gaya yang dihasilkan atau bekerja pada benda tersebut.

Sementara itu, nilai perubahan gerak benda ini akan berbanding terbalik dengan massa benda.

Arah gerakan benda juga sesuai dengan garis normal yang dilihat dari titik singgung benda dan gaya.”

Perubahan posisi benda yang dimaksud di atas bisa merupakan percepatan gerak benda ataupun sebaliknya, yaitu perlambatan gerak benda.

Arah gerakan benda akan mengikuti arah gaya dorong yang diberikan kepadanya. Percepatan sendiri adalah perubahan

kecepatan gerak benda per durasi waktu tertentu. Sehingga apabila kecepatan benda tidak berubah maka artinya tidak terdapat percepatan.

Persamaan Newton yang kedua dirumuskan dengan:
F = m x a, atau

hukum newton 1

Keterangan:
m = massa benda (kg)
a = percepatan atau perlambatan benda (m/s²)

Hukum Newton 3

Hukum ketiga Newton dapat digambarkan sebagai hubungan aksi dan reaksi yang terjadi di antara benda.

Secara ringkasnya, hukum ketiga dari Newton berbunyi bahwa “suatu benda yang memperoleh atau mengalami gaya dengan besaran tertentu, maka benda tersebut juga akan memberikan gaya dengan besar yang sama dalam arah yang berlawanan dengan arah gerak gaya tersebut.”

Sebagai contoh, pada benda yang diletakkan di atas lantai yang datar, maka benda tersebut akan mengalami gaya reaksi dari lantai yang disebut sebagai gaya normal.

Gaya reaksi dari lantai ini memiliki besar yang sama dengan gaya berat benda akibat tarikan gaya gravitasi. Gaya berat benda dirumuskan dengan:

w = N = m x g

Keterangan:
w = gaya berat benda (N)
g = percepatan gravitasi (10 m/s²)
N = gaya normal (N)

Selain itu, terdapat pula gaya gesek antara benda dengan bidang datar tempat benda tersebut diletakkan.

Fg = µ x N

Keterangan:

Fg = gaya gesek (Newton)

µ = koefisien gesekan

Contoh Soal Hukum Newton 1

Sebuah benda diam di atas lantai yang kasar. Massa benda adalah 8 kg. Hitung berapa besar gaya normal pada benda.

Solusi:
W = m x g
= 8 x 10
= 80 N

Benda diam di atas lantai, maka berlaku:

hukum newton 1

W – N = 0
W = N
N = 80 N

Contoh Soal Hukum Newton 2

Sebuah kendaraan roda empat melaju di jalanan dengan kecepatan 72 km/jam. Secara mendadak, sopir kendaraan roda empat memutuskan untuk memberhentikan kendaraan yang tengah dikendarai.

Waktu yang dibutuhkan oleh sopir hingga kendaraan berhenti sempurna adalah 0,4 detik. Massa kendaraan roda empat itu adalah 1500 kg. Hitunglah berapa gaya yang bekerja pada kendaraan saat diberhentikan:

Diketahui:
m = 1500 ktg
t = 0,4 s
va = 72 km/jam atau jika diubah ke dalam satuan m/s, maka besarannya adalah 20 m/s
vt = 0 m/s

Solusi:
vt = va + a x t
0 = 20 m/s + a x 0,4 s
a = – 50 m/s² (Tanda minus menunjukkan bahwa terjadi perlambatan pada gerakan kendaraan roda empat)

Selanjutnya cari besar gaya:
F = m x a
F = 1500 kg x 50 m/s²
F = 75000 N

Contoh Soal Hukum Newton 3

Sebuah benda digantungkan ke atap menggunakan tali dalam kondisi diam. Massa benda adalah 7 kg. Hitung berapa tegangan tali dari benda

Solusi:
Faksi = Freaksi
Tegangan tali (T) = Berat benda (w)
T = m x g
T = 7 kg x 10 m/s² = 70 N

Hukum Newton baik itu hukum yang pertama hingga hukum yang ketiga, kesemuanya memiliki manfaat yang sangat luas di berbagai bidang.

Hukum-hukum ini digunakan untuk mengembangkan prinsip gesekan antara ban kendaraan dengan jalanan aspal di bawahnya.

Selain itu, masih banyak pula manfaat persamaan Newton yang digunakan di sekitar kita.