Hukum Newton dan Pesawat Sederhana

Desember 28,2023

Hukum Newton

Hukum Newton adalah hukum yang menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum gerak ini merupakan pondasi mekanika klasik yang dijabarkan dalam tiga Hukum Fisika.

Sesuai dengan namanya, Hukum Newton dikemukaan oleh seorang ahli fisika, matematika, dan filsafat dari Inggris yang bernama Sir Isaac Newton (1643 – 1722). Ia menemukan hukum gravitasi, hukum gerak, kalkulus, teleskop pantul, dan spektrum.

Potret Sir Isaac Newton

foto isaac newton
[Sumber: biography.com]

Agar kamu memahami materi Hukum Gerak Newton dengan baik, kamu harus memahami terlebih dahulu: Gerak Lurus

Hukum Newton 1

Bunyi: “Jika resultan pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap”.

Berdasarkan hukum ini, kamu dapat memahami bahwa suatu benda cenderung mempertahankan keadaannya. Benda yang diam akan cenderung untuk tetap diam dan benda yang bergerak akan cenderung untuk tetap bergerak. Oleh karena itu, Hukum Newton I juga disebut sebagai hukum kelembaman atau hukum inersia.

Contoh penerapan Hukum Newton I dapat kamu amati apabila kamu sedang dalam kendaraan yang sedang bergerak kemudian direm secara mendadak, maka badan kamu akan terdorong ke depan. Itulah yang dimaksud dengan “kecenderungan untuk tetap melaju”. Contoh lainnya dapat kamu amati apabila kamu sedang duduk pada kendaraan yang diam kemudian bergerak secara mendadak, maka badan kamu akan tersentak ke belakang. Itulah yang dimaksud dengan “kecenderungan untuk tetap diam”.

Contoh-contoh diatas merupakan peristiwa kelembaman atau inersia. Sifat kelembaman suatu benda ditentukan oleh massa benda tersebut. Makin besar massa benda, maka kelembamannya akan semakin besar.

Massa merupakan besaran inersia suatu benda. Semakin besar massa suatu benda, maka akan semakin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuat benda tersebut melakukan akselerasi atau percepatan. Selain itu, massa benda yang besar akan lebih susah untuk digerakkan dari posisi diam dan susah dihentikan dari kondisi bergerak.

Hukum Newton 2

Bunyi: “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya”.

Berdasarkan Hukum Newton II, kamu dapat memahami bahwa suatu benda akan bertambah kelajuannya jika diberikan gaya total yang arahnya sama dengan arah gerak benda. Akan tetapi, jika arah gaya total yang diberikan pada benda tersebut berlawanan dengan arah gerak benda maka gaya tersebut akan memperkecil laju benda atau bahkan menghentikannya.

Karena perubahan kelajuan atau kecepatan merupakan percepatan. Maka dapat disimpulkan bahwa gaya total yang diberikan pada benda dapat menyebabkan percepatan. Contoh penerapan hukum Newton II dapat kamu amati apabila kamu menendang sebuah bola (artinya kamu memberikan gaya kepada bola), maka bola tersebut akan bergerak dengan percepatan tertentu.

Hukum Newton II dinotasikan dengan rumus:

$\Sigma F = m \cdot a$

Dimana:
$\Sigma F$ = gaya total yang bekerja pada benda (N)
$m$ = massa benda (kg)
$a$ = percepatan benda (m/s2)

Hukum Newton 3

Bunyi: “Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda pertama.”

Contoh penerapannya adalah saat kamu memukul meja (artinya memberikan gaya kepada meja), maka meja tersebut akan memberikan gaya kembali kepada tangan kamu dengan besar yang sama dan berlawanan arah dengan arah gaya yang kamu berikan. Oleh karena itu, semakin besar kamu memukul meja, maka tangan kamu akan semakin sakit karena meja melakukan gaya yang juga semakin besar ke tangan kamu. Perhatikan gambar dibawah.

hukum aksi reaksi
[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Hukum Newton III dinotasikan dengan rumus:

$F_1 = - F_2$

$F_{aksi} = - F_{reaksi}$

Dimana:
$F_1$ = gaya yang diberikan pada benda 2 (N)
$F_2$ = gaya yang diterima kembali pada benda 1 (N)

Contoh Soal

contoh soal hukum newton
Kereta M dipercepat ke kanan dengan percepatan $a_0 = 2 \: m/s^2$ . Abaikan semua gesekan, massa katrol, dan juga massa tali. Anggap g = 10 m/s2. Jika $m_1 = m_2 = m_3 = 2 \: kg$ maka tegangan tali T pada sistem …. (Simak UI 2010)

(A) 8 N
(B) 12 N
(C) 15 N
(D) 20 N
(E) 25 N

Pembahasan:

Karena yang mengalami percepatan adalah kereta M, maka kotak yang juga mengalami percepatan yang nilai dan arahnya sama adalah kotak 3 karena terletak secara vertikal tepat di sebelah kanan, serta kotak 2 karena terhubung dengan kotak 3. Percepatan pada kotak satu tidak sama dengan nilai percepatan pada kotak 2 dan 3.

Persamaan Hukum Newton 2 pada kotak 1 secara horizontal dapat ditullis dengan:

$\Sigma F_1 = m_1 \cdot a_1 \newline \newline T = m_1 \cdot a_1$

$T = m_1 \cdot a_1 \longrightarrow$ tidak dapat dihitung.

Persamaan pada kotak 2 secara horizontal dapat ditullis dengan:

$\Sigma F_2 = m_2 \cdot a \newline \newline T_2 - T = m_2 \cdot a \newline \newline T_2 = m_2 \cdot a + T$

Persamaan pada kotak 3 secara vertikal dapat ditullis dengan:

$\Sigma F_3 = m_3 \cdot a$

$m_3 \cdot g - T_2 = m_3 \cdot a \longrightarrow$ disubstitusikan dengan persamaan kotak 2.

$m_3 \cdot g - (m_2 \cdot a + T) = m_3 \cdot a \newline \newline m_3 \cdot g - m_2 \cdot a - T = m_3 \cdot a \newline \newline m_3 \cdot g - T = m_3 \cdot a + m_2 \cdot a \newline \newline m_3 \cdot g - T = (m_3 + m_2)a$

Kita dapat mencari nilai sebesar:

$T = m_3 \cdot g - (m_3 + m_2)a \newline \newline T = (2 \: kg)(10 \: m/s^2) - (2 \: kg + 2 \: kg) 2 \: m/s^2 = 12 \: N$

Jadi, tegangan tali T pada sistem sebesar $12 \: N$

Jawaban: B

Pesawat Sederhana dan Manfaatnya di Kehidupan Sehari-hari
Alat-alat bantu sederhana untuk membantu melakukan aktivitas disebut pesawat sederhana. Pesawat sederhana merupakan alat mekanik yang bisa mengubah arah atau besaran dari sebuah gaya. Lebih simpelnya, pesawat sederhana adalah alat yang digunakan untuk mempermudah melakukan usaha atau pekerjaan.
Jenis-jenis pesawat sederhana ada empat, yaitu katrol, roda berporos, bidang miring, dan pengungkit. Masing-masing dari jenis pesawat sederhana tersebut memiliki fungsi dan kegunaan yang berbeda-beda di dalam kehidupan. Nah pada kesempatan kali ini, kita akan membahas lebih detail mengenai jenis-jenis pesawat sederhana. Maka dari itu, simak terus artikel ini ya, Sobat SMP!
Katrol
Katrol adalah pesawat sederhana berupa roda beralur yang terhubung dengan tali dan digunakan untuk memudahkan dalam melakukan kerja karena katrol dapat mengubah arah gaya ketika menarik atau mengangkat beban.
Katrol sendiri memiliki berbagai jenis, yakni katrol tetap, katrol bebas, dan juga katrol majemuk. Katrol tetap posisinya tidak berubah ketika memindahkan benda, sedangkan katrol bebas posisinya bisa berubah. Untuk katrol majemuk sendiri adalah gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas.
Pemanfaatan katrol di dalam kehidupan sehari-hari bisa dilihat pada sistem sumur timba. Katrol digunakan untuk menimba air di dalam sumur. Contoh lainnya adalah katrol yang dipakai untuk mengerek bendera ketika upacara.
Roda berporos
Pesawat sederhana ini sudah tidak asing dan banyak ditemukan di jalan raya. Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memakai roda dan mempunyai poros tempat berputarnya roda.
Pemanfaatan roda berporos ini dapat digunakan untuk memindahkan benda dengan mudah tanpa mengeluarkan banyak gaya. Coba bayangkan lebih mudah mana memindahkan lemari dengan troli atau tanpa troli?
Bidang miring
Bidang miring adalah bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu, sehingga dapat memperkecil gaya kuasa. Bidang miring juga bisa berarti sebagai sebuah lintasan yang memiliki kemiringan tertentu serta membentuk sudut terhadap permukaan mendatarnya.
Salah satu penerapan bidang miring adalah jalan di dataran tinggi yang dibuat berkelok-kelok. Alasan dari hal tersebut adalah membuat lintasan menjadi landai dan tidak terlalu curam agar penggunaan gaya tidaklah terlalu besar. Contoh sederhana lainnya adalah memotong sayuran menggunakan pisau.
Pengungkit
Pengungkit adalah pesawat sederhana yang dapat memudahkan usaha dengan cara mengandalkan gaya kuasa dan mengubah arah gaya. Pengungkit terdiri atas tiga jenis, yaitu: jenis pertama yang titik tumpunya terletak di antara beban dan kuasa, jenis kedua yang titik bebannya ada di antara kuasa dan tumpu, serta jenis ketiga yang titik kuasanya ada di antara beban dan tumpu.
Contoh dari penggunaan pengungkit di kehidupan sehari-hari adalah penggunaan sekop untuk mengangkat dan memindahkan pasir. Contoh sederhana lainnya adalah gunting yang digunakan untuk memotong kertas.
Jadi itulah tadi berbagai jenis pesawat sederhana dan contoh pengaplikasiannya di kehidupan sehari-hari. Seluruh pesawat sederhana ini sangat bermanfaat dan memudahkan manusia dalam melakukan berbagai pekerjaan.
1. Kayu yang panjangnya 5 m digunakan untuk memindahkan benda yang bebannya 80 B, tumpu diletakkan 2 m dari beban. Maka tentukan gaya yang diperlukan dan keuntungan mekaniknya.
Jawaban:
Lk = L – Lb = 5 – 2 = 3 m
W = 90 N
LbW = LkF
2 x 90 = 3F
F = 180/3
F = 60 N
KM = Lk/Lb
=3/2 = 1,5
2. Tentukan gaya yang diperlukan dan keuntungan mekaniknya dengan beban seberat 300 N pada katrol AB dengan gaya F di sebelah kanan mengarah ke bawah.
Jawaban:
F = w = 300 N
Jadi, gaya yang diperlukan untuk menarik beban pada katrol tersebut adalah 300 N.
Keuntungan mekanis adalah KM = W/F = 300/300 = 1N
3. Pak Ruri memindahkan batu seberat 1.000 N dengan menggunakan batang besi panjang 3m. Tumpuannya diletakkan 0,5 m dari beban. Gaya kuasa yang dikeluarkan sebesar 200 N. Hitung keuntungan mekanis tuas yang digunakan!
KM = Lk/Lb
= 1.000/200
= 5
Refrensi
https://ditsmp.kemdikbud.go.id/pesawat-sederhana-dan-manfaatnya-di-kehidupan-sehari-hari/#:~:text=Pesawat%20sederhana%20merupakan%20alat%20mekanik,%2C%20bidang%20miring%2C%20dan%20pengungkit.
https://kumparan.com/berita-terkini/kumpulan-contoh-soal-pesawat-sederhana-kelas-8-1ymUgAUYZxU/full

Cari Blog Ini

FISIKA DASAR

Hukum Newton dan Pesawat Sederhana

Hukum Newton dan Pesawat Sederhana

Hukum Newton

Hukum Newton 1

Hukum Newton 2

Hukum Newton 3

Contoh Soal

Komentar

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Dinamika Fluida