Hukum Newton

Penyebab benda bergerak yang diatur oleh hukum Newton
Penyebab benda bergerak yang diatur oleh hukum Newton.

Penyebab Gerak

Sebelum kita menyelam lebih dalam ke pembahasan mengenai hukum Newton, coba ingat kembali bagaimana gerak suatu objek dapat dianalisis. Yaitu berdasarkan tiga hal yang mendeskripsikannya yaitu posisi, kecepatan, dan akselerasi.

Ketiga hal tersebut bisa dikatakan cukup untuk mengkarakterisasi suatu objek yang bergerak (emangnya ada lagi selain tiga itu?).

Tapi, jika kita kita amati kembali, nampkanya kita tidak memperhatikan penyebab suatu benda itu bergerak. Yang diamati sejauh ini yaitu keadaan di mana benda sudah berada dalam kondisi bergerak.

Penyebab benda bergerak

Coba disadari bahwa, setiap objek dimuka bumi ini pasti pada dasarnya sedang diam, buku yang anda taruh, foto di dinding, dan lainnya. Benda tersebut akan terus diam, kecuali ada pemicunya.

Begitu juga objek yang sedang bergerak, secara ideal (mengabaikan semua faktor yang menyebabkan objek berhenti, seperti misal gesekkan pada lantai, atau bisa juga udara), objek tersebut kalau gak ada pemicunya akan tetap bergerak.

Karena pada dasarnya setiap objek itu dalam keadaan diam v_0 = 0, maka untuk melakukan perpindahan diperlukan adanya kecepatan. Nah karena kecepatan sendiri bernilai nol pada awalnya, maka diperlukanlah percepatan.

Begitu juga untuk objek yang sedang bergerak, karena objek memiliki kecepatan v, tentu untuk menjadikannya nol diperlukanlah perlambatan (percepatan yang berlawanan dengan arah kecepatan). Dengan asumsi bahwa semuanya dalam kondisi ideal (sebagai contoh permukaannya licin).

Sebelum kalian lanjut, kalian harus tahu satu hal terlebih dahulu yaitu sifat objek yang cenderung mempertahankan keadaannya. Yaitu yang disebut sebagai kelembaman (malas), atau umum disebut sebagai inersia. Dan sifat kelembaman ini diukur berdasarkan massa suatu benda.

Oke, jadi secara keseluruhan, pada pembahasan kali ini kita bakal ngebahas hal yang menyebabkan suatu objek bermassa mengalami percepatan (atau perlambatan).

Hukum Newton I

Kita mulai dari tindakan-tindakan sederhana yang menyebabkan suatu benda menjadi bergerak. Contoh sederhana aksi yang membuat suatu objek bergerak adalah dorong, tarik, angkat, dan masih banyak lagi cara untuk membuat objek bergerak.

Aksi-aksi sebelumnya yang menyebabkan suatu objek mengalami percepatan dinamakan sebagai gaya (force). Gaya ini memiliki arah dan besaran, yang mana artinya kita bisa menggunakan vektor dalam menganalisis gaya.

Sekarang coba bayangkan, ketika ada objek yang ditarik/didorong oleh dua gaya yang saling berlawanan dan memiliki besaran yang sama, apa yang terjadi? Benda akan diam.

Dua gaya yang berlawanan menarik suatu benda bermassa

Berangkat dari gagasan tersebut, kita bisa mengatakan bahwa ketika total gaya yang bekerja pada suatu objek saling meniadakan maka objek diam alias tidak mengalami percepatan. Begitu juga sebaliknya ketika benda dalam keadaan bergerak dengan gagasan tersebut, seharusnya objek tidak mengalami perlambatan.

Dan hal ini secara formal ditulis oleh Bapak Isaac Newton dalam hukum Newton I, jadi jika setiap gaya yang bekerja pada objek dinotasikan oleh F_1, F_2, \cdots, F_n bunyi hukum Newton yang pertama ini yakni sebagai berikut.

Bunyi Hukum Newton I

Jika total gaya yang bekerja pada suatu objek, yaitu F_1+F_2+\cdots+F_n = 0, maka kecepatan suatu objek tidak dapat berubah, atau tidak dapat mengalami percepatan (atau perlambatan).

Hukum Newton II

Objek yang memiliki massa besar seperti gerobak, mobil, dan sebagainya, memerlukan gaya tarik/dorong yang lebih besar untuk menggerakkannya. Ingat lagi konsep massa di awal, yaitu mengenai kecenderungan untuk mempertahankan keadaan, yang artinya benda bermassa besar akan cenderung sulit untuk bergerak.

Berbanding terbalik dengan objek-objek dengan massa kecil seperti kardus kecil dengan nilai kelembaman/kemalasan yang kecil, di sentuh sedikit saja, kardus tersebut sudah bergerak.

Kemudian ketika kita tarik/dorong suatu objek dengan dengan "kuat" dan spontan, maka semakin cepat juga perpindahan objeknya. Kalau kita "lemas" dan kurang spontan, objek pun berpindah sangat pelan.

Dari pandangan tersebut, bisa kita katakan bahwa, ada hubungan antara gaya dengan massa dan juga percepatan. Harapannya, semoga pandangan ini dapat membantu kalian memahami Hukum Newton II sebagai berikut.

Gaya berhubungan dengan percepatan

Bunyi Hukum Newton II

Total gaya yang bekerja pada objek sama dengan perkalian antar massa objek yang sedang dikenai gaya dan percepatan yang dialaminya, yaitu \Sigma F = ma.

Hukum Newton III

Pada hukum Newton yang ketiga ini kita bakal ngebahas bagaimana dua benda bermassa saling berinteraksi.

Artian berinteraksi di sini gak harus yang kompleks-kompleks, objek yang saling bersentuhan juga sudah dikatakan berinteraksi!

Coba perhatikan ilustrasi dua benda yang saling bersentuhan di bawah ini, kita sebut sebagai benda A dan B.

Interaksi gaya antara benda yang saling bersentuhan

Kok bisa objek B dalam posisi nyender kayak gitu tanpa jatuh?

Padahal kalau secara insting, kalau kita taruh posisi seperti itu tanpa ada "intervensi" hal lainnya seharusnya sudah jatuh. Apakah ini berarti ada gaya yang nahan? Oke, lagi-lagi kita sebut "gaya".

Kalau objek B mengalami gaya karena bersentuhan dengan objek A, kita sepakat bahwa objek A juga mengalami gaya yang berikan oleh objek B

Kita sepakat juga bahwa ketika objek B tidak jatuh maka gaya yang diberikan oleh objek A arahnya berlawanan dengan gaya penyebab jatuhnya.

Selain itu, jika objek A tidak kuat menahan objek B maka objek A akan bergerak ke kiri, yang artinya ada gaya ke arah yang berlawanan dengan gaya pada B

Nah, pandangan-pandangan di atas disimplifikasi menjadi kalimat yang lebih sederhana dalam hukum Newton yang ketiga, yakni sebagai berikut.

Bunyi Hukum Newton III

Ketika dua objek saling berinteraksi, maka ada gaya pada masing-masing objek yang memiliki besar yang sama namun arahnya saling berlawanan.

Ketika kita tulis gaya pada B oleh A adalah F_{BA}, dan gaya pada A oleh B adalah F_{AB}. Hukum tersebut dapat dituliskan ke dalam persamaan menjadi

F_{AB} = -F_{BA} .

Hukum Newton tentang Gravitasi

Pada pembahasan mengenai gerak parabola, kita melihat bahwa benda yang berada di muka bumi ini mengalami percepatan, yaitu percepatan gravitasi. Sebenarnya dari mana sih munculnya percepatan gravitasi ini?

Benda-benda yang kita lempar ke atas selalu ujung-ujungnya jatuh ke bawah, mengingat objek-objek yang ada disekitar kita mempunyai massa dan dengan adanya percepatan gravitasi, objek-objek tersebut nampaknya mengalami gaya jika kita mengacu pada hukum Newton kedua.

Gaya tersebut dinamakan sebagai gaya gravitasi, yang jadi pertanyaan bagaimana gaya tersebut dapat dialami padahal kita sendiri tidak merasakan adanya sentuhan?

Ada konsep yang cukup abstrak untuk menjelaskan hal ini, yaitu yang dinamakan sebagai medan.

Medan sendiri salah satu upaya untuk mendeskripsikan perilaku di alam ini, wujudnya tidak bisa kita lihat, tapi keberadaanya bisa kita rasakan (buktinya kalau kita loncat pasti jatuh ke bawah).

Jadi, suatu objek bermassa sejatinya objek tersebut mempunyai medan, yang dinamakan medan gravitasi disekitarnya. Apabila terdapat benda bermassa didekatnya maka kedua objek tersebut akan memberikan gaya satu sama lain sehingga saling tarik-menarik.

Jika kita melihat alam ini dari sudut pandang yang lain, benda-benda bermassa disekitar (termasuk kita) sebenarnya mengalami gaya oleh bumi. Bumi yang mempunyai massa begitu besar membuat benda-benda yang berada di permukaannya seolah-olah tidak merasakan adanya gaya.

Secara matematis besar gaya gravitasi yang dialami oleh dua benda bermassa yaitu

F = G\frac{m_1 m_2}{r^2}

, di mana m_1 dan m_2 adalah massa masing-masing benda, r adalah jarak antara keduanya, dan G merupakan konstanta gravitasi yang besarnya

6.67\times 10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2 .
Label
< Materi SebelumnyaGetaran Harmonis
Search icon