Hukum Newton - Bunyi, Rumus, Gravitasi

Pemaparan hukum Newton secara sederhana
Penyebab benda bergerak yang diatur oleh hukum Newton.

Sebelum kita menyelam lebih dalam ke pembahasan mengenai hukum Newton, coba ingat kembali bagaimana gerak suatu objek dapat dianalisis.

Terdapat tiga hal yang mendeskripsikan gerak, yaitu posisi, kecepatan, dan percepatan.

Ketiga komponen tersebut bisa dikatakan cukup untuk mengkarakterisasi suatu objek yang bergerak. Kok cukup, emangnya ada lagi selain ketiganya? Tentu ada, yaitu penyebab gerak itu sendiri.

Daftar Isi

Penyebab Gerak

Perlu diamati kembali, nampaknya kita tidak memperhatikan penyebab bergeraknya suatu benda. Yang diamati sejauh ini yaitu keadaan di mana benda sudah berada dalam kondisi bergerak.

Penyebab benda bergerak

Terlibatnya Percepatan

Coba kalian sadari bahwa, setiap objek dimuka bumi ini pasti pada dasarnya sedang diam.

Buku yang anda taruh, foto di dinding, dan lainnya semuanya sedang tidak bergerak. Benda tersebut akan terus diam, kecuali ada pemicunya.

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

Karena pada dasarnya setiap objek itu dalam keadaan diam v0 = 0, maka untuk melakukan perpindahan diperlukan adanya kecepatan.

Nah karena kecepatan sendiri bernilai nol pada awalnya, maka diperlukanlah percepatan.

Hal yang mirip berlaku pula untuk objek yang sedang bergerak. Karena objek memiliki kecepatan v, tentu untuk menjadikannya nol diperlukanlah perlambatan (percepatan yang berlawanan dengan arah kecepatan).

Catatan: Harus ditekankan kembali, dengan asumsi bahwa semuanya dalam kondisi ideal (sebagai contoh permukaannya licin).

Pengaruh Massa

Sebelum kalian lanjut, kalian harus tahu satu hal terlebih dahulu yaitu sifat objek yang cenderung mempertahankan keadaannya.

Hal itu dinamakan sebagai kelembaman (malas), atau umumnya disebut sebagai inersia. Sifat kelembaman ini diukur berdasarkan massa yang dimiliki benda.

Benda bermassa cenderung untuk mempertahankan keadannya, baik itu sedang diam ataupun bergerak.

Oke dari pemaparan tadi, telah kita lihat ada dua komponen utama dalam melihat benda yang bergerak, yaitu massa dan percepatan.

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

Hukum Newton I

Kita mulai dari tindakan-tindakan sederhana yang menyebabkan suatu benda menjadi bergerak.

Contoh sederhana dari aksi yang membuat suatu objek bergerak adalah:

  • Dorong: Seperti menggerakan troli, bisa juga saat menggeser barang.
  • Tarik: Contohnya saat menggunakan katrol.
  • Angkat: Misalnya ketika membawa barang belanjaan.

Gaya

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 hal ini.

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 saat 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 ide tersebut seharusnya objek tidak mengalami perlambatan.

Dan hal ini secara formal ditulis oleh Bapak Isaac Newton dalam hukum Newton pertama.

Jadi apabila setiap gaya yang bekerja pada objek dinotasikan oleh F1, F2, …, Fn bunyi hukum Newton yang pertama yakni seperti di bawah ini.

Bunyi Hukum Newton 1

Jika total gaya yang bekerja pada suatu objek, yaitu F1 + F2 + … + Fn = 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 lebih malas atau cenderung sulit untuk bergerak.

Berbanding terbalik dengan objek-objek dengan massa ringan seperti kardus kecil dengan nilai kelembaman/kemalasan yang kecil.

Di sentuh sedikit saja, kardus tersebut sudah bergerak.

Kemudian apabila kita tarik/dorong suatu objek dengan dengan "kuat" dan spontan, maka semakin cepat juga perpindahan objeknya. Bahkan bisa terpental lebih jauh.

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 2

Total gaya yang bekerja pada objek sama dengan perkalian antara massa objek yang sedang dikenai gaya dan percepatan yang dialaminya, yaitu Σ 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. Sebut saja keduanya 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 berarti 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 3

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

Asumsikan tulis gaya yang bekerja pada B oleh A adalah FBA, dan gaya pada A oleh B adalah FAB. Hukum tersebut dapat dituliskan ke dalam persamaan menjadi:

F_{AB} = -F_{BA}

Hukum Newton tentang Gravitasi

Pada pembahasan mengenai gerak parabola, dapat dilihat kalau benda yang berada di bumi mengalami percepatan.

Yaitu percepatan gravitasi yang arahnya vertikal kalau dari acuan tanah.

Sebenarnya dari mana sih munculnya percepatan gravitasi ini?

Gaya Gravitasi

Benda-benda yang kita lempar ke atas selalu ujung-ujungnya jatuh ke bawah. Ingat, objek-objek yang ada di sekitar juga mempunyai massa.

Dan dengan hadirnya percepatan gravitasi, objek-objek tersebut nampaknya mengalami gaya jika mengacu pada hukum Newton kedua.

Gaya tersebut dinamakan sebagai gaya gravitasi, biasa disebut juga sebagai berat.

Medan Gravitasi

Yang bikin bingung, bagaimana gaya tersebut dapat dialami padahal kita sendiri tidak merasakan adanya sentuhan?

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

Medan sendiri salah satu upaya untuk mendeskripsikan perilaku di alam ini. Wujudnya gak bisa kita lihat, tapi keberadaanya bisa dirasakan. Buktinya kalau kita loncat pasti jatuh ke bawah.

Jadi, sejatinya sebuah objek bermassa mempunyai medan di sekitarnya, yang bernama medan gravitasi.

Apabila terdapat benda bermassa lainnya didekatnya, maka kedua objek tersebut akan memberikan gaya satu sama lain sehingga saling tarik-menarik.

Medan juga sama-sama mempunyai besaran dan arah. Dengan kata lain juga merupakan vektor.

Jika kita melihat alam ini dari sudut pandang yang lain, benda-benda bermassa di sekitar (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 oleh objek lainnya.

Rumus Gaya Gravitasi

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

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

Di mana:

  • m1 dan m2 adalah massa masing-masing benda.
  • r adalah jarak antara keduanya.

Untuk variabel G sendiri merupakan konstanta gravitasi yang besarnya 6.67 × 10-11 N·m2/kg2.

Label

Komentar

Search icon