Penerapan Hukum Newton

Hukum Newton sebagai hukum yang mengkaji secara luas tentang dinamika partikel memiliki beberapa manfaat dalam kehidupan sehari hari. Adapun salah satu manfaatnya adalah dalam mengkaji gerak benda di suatu bidang miring. Perhatikanlah gambar gerak benda di suatu bidang miring seperti berikut

Pada gambar tersebut terlihat sebuah mobil yang bergerak di jalan yang miring. Gaya gaya apa saja yang bekerja pada benda yang bergerak di bidang miring?. Berikut akan dijelaskan  terkait dengan gaya-gaya yang bekerja pada benda yang bergerak di bidang miring

Bidang Miring Kasar

Jika sebuah balok ditempatkan pada bidang miring kasar, maka pada balok akan bekerja gaya gesekan yang arahnya berlawanan dengan arah gerak balok. Dari ilustrasi pada gambar di atas, terlihat komponen gaya yang menyebabkan benda bergerak (mg sin Θ) dan komponen gaya gesekan yang menghambat gerakan benda (Fg). Dalam hal ini terdapat dua macam kondisi, yaitu

Untuk mencari besarnya percepatan benda yang berada di sebuah bidang miring kasar, dapat digunakan persamaan berikut 

Bidang Miring Halus

Perhatikanlah gambar di atas, di mana sebuah balok bermassa m ditempatkal pada bidang miring halus/licin. Pada bidang yang licin, tidak ada gaya gesekan.

Jenis-Jenis Gaya

Gaya Berat

Saat anda mengangkat beban, misalnya saja sebuah buku, dapatkah anda merasakan suatu gaya yang menarik buku ke bawah? Jika buku dilepaskan, gaya inilah yang akan menyebabkan buku jatuh menuju bumi.

Gaya ini disebut dengan gaya tarik bumi pada buku, yang disebut juga dengan gaya berat benda. Benda ditarik bumi, sedemikian bumi juga mendapat gaya tarik dari benda. Oleh karena massa bumi jauh lebih besar daripada massa benda, maka benda akan cenderung bergerak menuju bumi. Adanya gaya berat ini akan lebih jelas jika dikaji dengan konsep Hukum Gravitasi Universal.

Menurut Hukum II Newton, dikatakan bahwa percepatan yang terjadi pada suatu benda berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada benda tersebut dengan persamaan F = m . a, sedangkan pada gaya berat, percepatan benda merupakan percepatan grafitasi bumi, sehingga gaya berat suatu benda dapat dinyatakan dengan persamaan

Massa sebuah benda di setiap tempat adalah sama, sedangkan berat tidaklah sama karena bergantung pada besarnya percepata gravitasi bumi yang mempengaruhi benda tersebut. Percepatan gravitasi di berbagai tempat di bumi ini berbeda-beda, bergantung pada kedudukan benda diukur dari pusat bumi. Semakin jauh jarak benda dari titik pusat bumi, percepatan gravitasi yang dialami benda tersebut juga makin kecil. Percepatan gravitasi di bumi juga berbeda besarnya dengan percepatan gravitasi di bulan. Adapun percepatan gravitasi bulan besarnya 1/6 percepatan gravitasi bumi

 

Gaya Gesek

Misalkan anda ingin memindahkan sebuah meja dari tempat a yang lantainya agak kasar ke tempat b yang lantainya lebih halus dengan cra mendorongnya. Setelah mendorong meja, anda merasakan bahwa untuk mendorong meja di lantai yang kasar, dibutuhkan tenaga yang lebih besar dibandingkan mendorong meja di lantai yang halus (licin). Hal ini terjadi karena adanya gaya yang bekerja pada dua permukaan yang bersentuhan denan arah gaya melawan arah gerak benda. Gaya ini dinamakan dengan gaya gesekan.

Gaya Gesek yang Merugikan

Pernahkah anda melihat bagian dalam mesin mobil atau sepeda motor? Pada mesin mobil atau sepeda mter tersebut terdapat piston yang bergerak terus menerus saat mesin mobil berada dalam keadaan hidup. Untu mengurangi gesekan antar bagian-bagian mesin yang bergerak dengan bagian yang diam di dalam mesin, dibutuhkan bahan pelumas seperti oli.

Tanpa adanya bahan pelumas ini (Oli), gaya gesek yang terjadi antar komponen mesin bergerak dengan komponen mesin diam akan menyebabkan mesin cepat aus dan rusak.

Gaya Gesek yang Menguntungkan

Meskipun terkadang merugikan, gesekan antara bankendaraan dengan jalan raya merupakan gesekan yang menguntungkan.Adanya gesekan antara ban kendaraan dengan jalan raya ini, menyebabkankendaraan dapat melaju. Oleh karena itu, jalan raya tidak boleh dibuatterlalu licin agar kendaraan yang melewatinya tidak slip. Selain itu,gaya gesekan yang menguntungkan juga dapat kita lihat pada gesekanantara rem kendaraan dengan peleknya/cakramnya.

Gaya Sentripetal

Pada gerak melingkar, secara teoritis telah dijelaskan bahwa ada percepatan sentripetal yang arahnya menuju pusat lingkaran.

Menurut Hukum II Newton, hal tersebut disebabkan karena ada suatu gaya yang mempengaruhi benda dan arah vektor gaya tersebut menuju ke pusat lintasan melingkar. Gaya ini disebut dengan gaya sentripetal. Secara matematis, gaya sentripetal dinyatakan dengan persamaan

Pemahaman tentang gaya sentripetal ini dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya menghitung kecepatan maksimum kendaraan bermotor saat menikung di tikungan jalan

Hukum Newton

Dinamika mempelajari bagaimana suatu objek yang bergerak dengan menyelidiki penyebab.

Menurut anda, mungkinkah bola yang semula diam, kemudian bergerak tanpa ada penyebabnya? Bola yang mula-mula diam, akan bergerakjika ada pengaruh atau penyebab yang bekerja pada bola tersebut. Adapun penyebab yang dimaksud dapat berupa pukulan, tendangan, sundulan, atau lemparan. Dalam fisika, penyebab tersebut dinamakan gaya. Ilmu yang mempelajari tentang gerak dengan memperhitungkan penyebab gerak benda tersebut, dinamakan dinamika gerak. Salah seorang ilmuan yang sangat berjasa dalam kajian fisika tentang dinamika gerak adalah Sir Isaac Newton

Hukum Hukum Newton Tentang Gerak

Hubungan antara gerak benda dan gaya mempengaruhigerak benda, dibahas dalam Hukum Hukum Newton. Pada tahun 1687, Sir Isaac Newton, seorang fisikawan Inggris menjelaskan tiga hukum tentang gerak. Ketiga hukum Newton yang dimaksud, yaitu

Hukum I Newton  
Pada saat anda berada dalam kendaraan (mobil) yang mula-mula diam, kemudian mobil mulai bergerak, apa yang anda rasakan dengangerak badan anda? Anda pasti merasakan badan anda terdorong ke belakang. Hal ini terjadi karena badan anda ingin mempertahankan kedudukan/keadaannya semula, yaitu ingin tetap diam. Selanjutnya coba pikirkan, apa yang akan terjadi jika mobil yang semula berada dalam keadaan bergerak secara tiba tiba direm?

Setiap benda pada prinsipnya bersifat lembam, artinya cenderung untuk mempertahankan keadaannya semula. Sebuah benda dalam keadaan diam, memiliki kecenderungan untuk tetap diam, sedangkan jika benda dalam keadaan bergerak, maka benda tersebut memiliki kecenderungan untuk tetap bergerak. Sifat benda yang cenderung mempertahankan kedudukannya semula inilah yang disebut dengan sifat kelembaman atau inersia.

Sifat kelembaman benda yang cenderung mempertahankan kedudukannya semula ini dirumuskan oleh Newton dalam sebuah hukum yang disebut dengan Hukum I Newton.

Secara matematis, hukum I Newton dinyatakan dengan persamaan

 

Hukum II Newton

Jika sebuah benda dalam keadaan diam diberikan sebuah gaya F, di mana F lebih besar dari gaya gesekan statik benda , maka benda akan bergerak. Adanya gerakan benda ini mengindikasikan bahwa benda mengalami percepatan sebesar a. Hubungan antara gaya yang diberikan dengan geraklan benda dikaji dalam Hukum II Newton. Hukum II Newton menyatakan bahwa percepatan yang timbul pada sebuah benda karena pengaruh gaya yang bekerja pada benda, besarnya berbanding lurus dengan gaya yang mempengaruhi benda (F) dan berbanding terbalik dengan massa benda (m).

 

 
Secara matematis, Hukum II Newton dinyatakan dengan persamaan 

Berikut adalah salah satu contoh permasalahan besertasolusinya terkait dengan Hukum II Newton. Untuk melihat contohpermasalahan yang dimaksud, tekanlah tombol berikut

Hukum III Newton

Berdirilah di dekat sebuah dinding dengan menggunakan sepatu roda, kemudian dorong dinding tersebut dengan tangan, seperti terlihat pada gambar berikut.

Apakah yang akan terjadi? Anda akan merasakan dinding memberikan dorongan yang berlawanan arah dengan dorongan yang anda berikan ke dinding. Dorongan oleh dinding inilah yang menyebabkan anda bergerak ke belakang. Adapun pasangan gaya dorong yang anda berikan ke dinding dengan gaya dorong dinding disebut sebagai pasangan gaya aksi-reaksi. Pasangan gaya aksi-reaksi ini akan dikaji dalam Hukum III Newton.

Secara matematis,Hukum III Newton dinyatakan dengan persamaan

F_aksi = F_reaksi 

Semakin besar gaya aksi yang anda berikanpada dinding, semakin besar pula gaya aksi yang diberikan dinding tersebut pada anda. Ada beberapa hal yang harus diperhatikandalam membahas pengertian gaya aksi-reaksi. Adapun hal-hal yang dimaksud antara lain:

1. Gaya aksi-reaksi bekerja pada dua buah benda yang berbeda

2. Gaya aksi-reaksi memiliki besar yang sama, tetapi arahnya berlawanan.

3. Gaya aksi-reaksi timbul secara berpasangan (tidak ada gaya aksi tanpa gaya reaksi, begitu pula sebaliknya).

 
 

Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Adalah gerak suatu benda dengan bentuk lintasan melingkar dan besar percepatan sudut/anguler (α) konstan.Jika perecepatan anguler benda searah dengan perubahan kecepatan anguler maka perputaran benda semakin cepat, dan dikatakan GMBB dipercepat. Sebaliknya jika percepatan anguler berlawanan arahdengan perubahan kecepatan anguler benda akan semakin lambat, dan dikatakan GMBB diperlambat.

1. Percepatan Anguler (α) Sebuah benda bergerak melingkar dengan laju anguler berubah beraturan memiliki perubahan kecepatan angulernya adalah :

Δω = ω2 – ω1

Dan perubahan waktu kecepatan anguler adalah Δt, maka di dapatkan :



∆ω = perubahan kecepatan sudut (rad/s)
∆t = selang waktu (s)
α = percepatan sudut/anguler (rads-2)


Sama halnya dengan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), pada GMBB berlaku juga :

- Mencari kecepatan sudut akhir (ωt) : ωt = ω0 ± α.t

- Mencari posisi sudut / besar sudut (θ) yang ditempuh:

θ= ω0 t ± α.t2

x = R. θ

Dapat diperoleh juga :

ωt2 = ω02 ± 2 α.θ

dimana :

ωt = kecepatan sudut/anguler keadaan akhir(rad/s)
ω0 = kecepatan sudut/anguler keadaan awal (rad/s)
θ = besar sudut yang ditempuh (radian, putaran)
1 rpm = 1 putaran permenit
1 putaran = 360° = 2p rad.
x = perpindahan linier (m)
t = waktu yang diperlukan (s)
R = jari-jari lintasan (m)


2. Percepatan Tangensial (at)

Pada gerak melingkar berubah beraturan selain percepatan sentripetal (as) juga mempunyai percepatan tangensial (at).

Semua benda bergerak melingkar selalu memiliki percepatan sentripetal, tetapi belum tentu memiliki percepatan tangensial.

Percepatan tangensial hanya dimiliki bila benda bergerak melingkar dan mengalami perubahan kelajuan linier.

Benda yang bergerak melingkar dengan kelajuan linier tetap hanya memiliki percepatan sentripetal, tetapi tidak mempunyai percepatan tangensial (at = 0 ).

berikut adalah link videonya
GMBB