Hukum Newton: Bunyi, Jenis, Penerapan, & Contoh Soal

Hukum Newton merupakan salah satu landasan hukum fisika klasik yang sangat penting selama berabad-abad. Hukum ini berbicara tentang sebab-sebab terjadinya benda bergerak, antara lain faktor-faktor yang menyebabkan benda yang semula diam menjadi bergerak, faktor-faktor yang mempercepat dan memperlambat benda.

Nama hukum Newton diambil dari nama perumusnya yaitu Isaac Newton, seorang ilmuwan asal Inggris pada abad ke-17 Masehi. Isaac Newton merumuskan hukum gerak Newton dalam 3 hukum geraknya yang sangat populer dalam fisika klasik.

Sejarah Hukum Newton

Hukum Newton berbicara tentang pengaruh gaya terhadap gerak benda. Hukum ini tidak berdiri sendiri melainkan berkembang berkat sumbangsih para filosof dan ilmuwan terdahulu.

Aristoteles (384 hingga 322 SM), seorang filsuf dan ilmuwan Yunani, percaya bahwa diperlukan gaya untuk menjaga agar benda tetap bergerak pada bidang datar. Alasannya didasarkan pada pengamatan bahwa agar sebuah buku dapat bergerak sepanjang meja, diperlukan gaya yang diberikan secara terus menerus pada buku tersebut.

Aristoteles percaya bahwa jika gaya yang diberikan pada suatu benda semakin besar, maka kecepatan benda tersebut akan semakin besar. Belakangan gagasan ini dikembangkan oleh Galileo Galilei (1564-1642) yang mengemukakan hipotesis berbeda dengan pendapat Aristoteles.

Galileo menyatakan bahwa suatu benda yang bergerak pada bidang datar dengan kecepatan tetap sebenarnya mempunyai kondisi gaya yang sama dengan benda yang diam. Pernyataan ini dapat dibuktikan dengan percobaan sederhana pada tabel.

Sebuah meja diberi minyak agar tidak terjadi gaya gesek, kemudian diberi buku dan diberi gaya sedikit, maka buku akan terus bergerak di atas meja tanpa berhenti dengan kecepatan tetap. Benda baru akan berhenti jika ada gaya yang diberikan pada benda tersebut.

Kondisi ini pada hakikatnya sama dengan benda diam yang tidak terkena gaya. Isaac Newton kemudian mendasarkan teorinya pada penemuan Galileo Galilei. Dalam karyanya yang berjudul Principia pada tahun 1687, Isaac Newton mengemukakan tiga teori hukum fisika yang diberi nama Hukum Newton.

Hukum I Newton

Hukum 1 Newton tentang gerak menyatakan:

“Setiap benda akan tetap berada pada kedudukan diam atau bergerak dengan kelajuan tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika benda tersebut dikenai gaya total yang besarnya bukan nol.”

Berdasarkan Hukum I Newton, Isaac Newton mengajukan prinsip inersia benda yang menyatakan kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan keadaan awalnya, baik dalam keadaan diam maupun terus bergerak lurus dengan kecepatan tetap.

Oleh karena itu, Hukum I Newton disebut juga dengan Hukum Inersia atau Hukum Inersia. Berikut rumusan Hukum 1 Newton:

∑F = 0

dv/dt = 0

Informasi:

F = Gaya (Newton)
dv = perubahan kecepatan (m/s)
dt = perubahan waktu atau interval waktu (s)

Kerangka acuan yang menerapkan Hukum 1 Newton disebut kerangka acuan inersia. Oleh karena itu, Hukum 1 Newton tidak dapat digunakan pada suatu acuan yang bergerak dengan kecepatan yang dipercepat.

Jika kita mengikuti fakta di muka bumi, kerangka inersia yang benar-benar ideal sebenarnya tidak ada. Hal ini disebabkan adanya rotasi bumi yang menyebabkan kerangka acuan terus bergerak.

Namun, dalam sebagian besar soal kita dapat menganggap kerangka inersia yang terletak tetap di bumi sebagai kerangka inersia. Selain itu, kerangka acuan seperti mobil yang bergerak dengan kecepatan konstan relatif terhadap kerangka inersia juga dapat digunakan sebagai kerangka acuan inersia.

Hukum ke-2 Newton

Isaac Newton percaya bahwa gaya total yang bekerja pada suatu benda akan menyebabkan kecepatan benda bertambah. Sebaliknya, jika gaya total yang bekerja pada benda berlawanan arah dengan arah gerak benda, maka gaya tersebut akan memperlambat kecepatan benda.

Oleh karena itu, gaya total yang bekerja pada suatu benda dapat menyebabkan benda tersebut mengalami percepatan, baik itu berubah dari keadaan diam semula, atau bergerak menjadi lebih cepat atau lebih lambat. Misalnya, gaya yang dilakukan pada kereta belanja berasal dari gaya dorong dan gaya gesek pada lantai.

Jika gaya gesek pada lantai sangat besar maka gaya dorong yang diberikan juga harus lebih besar agar kereta dapat bergerak. Percepatan suatu benda juga dipengaruhi oleh massa benda tersebut. Semakin besar massa suatu benda maka semakin kecil pula percepatan yang dialami benda tersebut jika didorong dengan gaya yang sama.

Oleh karena itu, Isaac Newton merumuskan Hukum ke-2 Newton yang berbunyi:

“Percepatan yang dialami suatu benda akan berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut. Arah percepatan benda akan sama dengan arah gaya total yang bekerja pada benda.”

Rumus hukum ke-2 Newton adalah:

∑F = mx dv/dt

∑F = mxa

a = ∑F / m

Informasi:

m = massa (kg)
a = percepatan (m/s²)

Hukum III Newton

Hukum ke-2 Newton berbicara tentang pengaruh gaya total yang diberikan pada suatu benda terhadap perubahan percepatan benda. Namun yang menjadi pertanyaan selanjutnya adalah apakah gaya yang dilakukan benda lain pada suatu benda tidak diberikan kembali pada benda lain tersebut?

Isaac Newton menyadari bahwa setiap kali suatu gaya diberikan oleh suatu benda pada benda lain, maka gaya tersebut akan dikembalikan ke sumber gaya tersebut. Hal ini terlihat dari bunyi Hukum III Newton :

“Bila suatu benda mengerjakan gaya pada benda II, maka benda II akan mengerjakan gaya yang sama besarnya tetapi berlawanan arah dengan benda I.”

Hukum III Newton lebih dikenal dengan hukum aksi dan reaksi.

Fraksi = -Fraksi

Hukum Newton dalam Kehidupan Sehari-hari

Penerapan Hukum Newton dalam dunia otomotif adalah penerapan rem. Rem dirancang dengan mempertimbangkan besarnya gaya gesekan yang dibutuhkan kendaraan untuk dapat berhenti tanpa membentur benda di depannya.

Penerapan Hukum Newton pada olahraga dayung yang terjadi hukum aksi dan reaksi (Hukum Ketiga Newton). Ketika pendayung mendorong air ke belakang, gaya yang diberikan akan menghasilkan gaya yang sama dengan yang menggerakkan perahu ke depan.

Contoh Hukum Newton

Sebuah gaya diberikan pada sebuah kotak berkekuatan 40 N. Kotak tersebut bergerak dengan percepatan 4 m/s². Berapa percepatan yang dialami kotak ketika diberi gaya sebesar 50 N?

Hukum I Newton berbicara tentang suatu benda yang diam atau bergerak lurus beraturan jika tidak ada gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Hukum Kedua Newton membahas tentang perubahan percepatan benda akibat adanya gaya total, sedangkan Hukum Ketiga Newton dikenal dengan hukum aksi dan reaksi.