HUKUM NEWTON

Hukum Newton diterapkan pada benda yang dianggap sebagai partikel, dalam evaluasi pergerakan misalnya, panjang benda tidak dihiraukan, karena obyek yang dihitung dapat dianggap kecil, relatif terhadap jarak yang ditempuh. Perubahan bentuk (deformasi) dan rotasi dari suatu obyek juga tidak diperhitungkan dalam analisisnya. Maka sebuah planet dapat dianggap sebagai suatu titik atau partikel untuk dianalisa gerakan orbitnya mengelilingi sebuah bintang.

Dalam bentuk aslinya, hukum gerak Newton tidaklah cukup untuk menghitung gerakan dari obyek yang bisa berubah bentuk (benda tidak padat). Leonard Euler pada tahun 1750 memperkenalkan generalisasi hukum gerak Newton untuk benda padat yang disebut hukum gerak Euler, yang dalam perkembangannya juga dapat digunakan untuk benda tidak padat. Jika setiap benda dapat direpresentasikan sebagai sekumpulan partikel-partikel yang berbeda, dan tiap-tiap partikel mengikuti hukum gerak Newton, maka hukum-hukum Euler dapat diturunkan dari hukum-hukum Newton. Hukum Euler dapat dianggap sebagai aksioma dalam menjelaskan gerakan dari benda yang memiliki dimensi.

Ketika kecepatan mendekati kecepatan cahaya, efek dari relativitas khusus harus diperhitungkan

Hukum 1 Newton

Hukum 1 Newton berbunyi: “Benda yang dalam keadaan diam akan mempertahankan keadaannya untuk tetap diam dan benda yang sedang bergerak lurus beraturan akan cenderung mempertahankan keadaannya untuk bergerak lurus beraturan dalam arah yang sama selama tidak ada gaya yang bekerja padanya”.

Penjelasan hukum 1 Newton adalah sebagai berikut :Sifat benda untuk mempertahankan keadaannya yang diam tetap diam, yang bergerak lurus beraturan tetap bergerak lurus beraturan.

Hukum Newton I disebut juga sebagai hukum inersia atau hukum kelembaman. Besarnya inersia /

kelembaman benda ditunjukkan dengan massa (ukuran inersia suatu benda). Sifat lembam benda adalah

sifat mempertahankan keadaannya dalam keadaan tetap diam atau tetap bergerak beraturan.

Hukum ini menyatakan bahwa jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol, maka kecepatan benda tersebut konstan. Dirumuskan secara matematis menjadi:

Artinya :

Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.

Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.

Hukum 2 Newton

Hukum 2 Newton berbunyi “Percepatan sebuah benda yang diberi gaya adalah sebanding dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda”

Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama dengan banyaknya perubahan momentum linier p terhadap waktu :

Karena hukumnya hanya berlaku untuk sistem dengan massa konstan, variabel massa (sebuah konstan) dapat dikeluarkan dari operator diferensial dengan menggunakan aturan diferensiasi. Maka,

Keterangan:F = Gaya (N)M = Massa (Kg)A = Percepatan (m/s2)

Dengan F adalah total gaya yang bekerja, m adalah massa benda, dan a adalah percepatan benda. Maka total gaya yang bekerja pada suatu benda menghasilkan percepatan yang berbanding lurus.

Massa yang bertambah atau berkurang dari suatu sistem akan mengakibatkan perubahan dalam momentum. Perubahan momentum ini bukanlah akibat dari gaya. Untuk menghitung sistem dengan massa yang bisa berubah-ubah, diperlukan persamaan yang berbeda.

Sesuai dengan hukum pertama, turunan momentum terhadap waktu tidak nol ketika terjadi perubahan arah, walaupun tidak terjadi perubahan besaran. Contohnya adalah gerak melingkar

beraturan. Hubungan ini juga secara tidak langsung menyatakan kekekalan momentum: Ketika resultan gaya yang bekerja pada benda nol, momentum benda tersebut konstan. Setiap perubahan gaya berbanding lurus dengan perubahan momentum tiap satuan waktu.

Hukum kedua ini perlu perubahan jika relativitas khusus diperhitungkan, karena dalam kecepatan sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak mendekati momentum sebenarnya.

HUKUM NEWTON III

Hukum ketiga : Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah.

Benda apapun yang menekan atau menarik benda lain mengalami tekanan atau tarikan yang sama dari benda yang ditekan atau ditarik. Kalau anda menekan sebuah batu dengan jari anda, jari anda juga ditekan oleh batu. Jika seekor kuda menarik sebuah batu dengan menggunakan tali, maka kuda tersebut juga "tertarik" ke arah batu: untuk tali yang digunakan, juga akan menarik sang kuda ke arah batu sebesar ia menarik sang batu ke arah kuda.

Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa semua gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berbeda,[20] maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, benda B secara bersamaan akan mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda A dan kedua gaya segaris. Seperti yang ditunjukan di diagram, para peluncur es (Ice skater) memberikan gaya satu sama lain dengan besar yang sama, tapi arah yang berlawanan. Walaupun gaya yang diberikan sama, percepatan yang terjadi tidak sama. Peluncur yang massanya lebih kecil akan mendapat percepatan yang lebih besar karena hukum kedua Newton. Dua gaya yang bekerja pada hukum ketiga ini adalah gaya yang bertipe sama. Misalnya antara roda dengan jalan sama-sama memberikan gaya gesek.

Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda, dan tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu memiliki dua ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang berlawanan. Atau sebuah ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.

Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B memberikan gaya terhadap satu sama lain.

Dengan

Fa,b adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, danFb,a adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.

Newton menggunakan hukum ketiga untuk menurunkan hukum kekekalan momentum,[21] namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan momentum adalah ide yang lebih mendasar (diturunkan melalui teorema Noether dari relativitas Galileo dibandingkan hukum ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang membuat hukum ketiga newton seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika medan gaya memiliki momentum, dan dalam mekanika kuantum.

B. Berat, Gaya Normal, dan Tegangan Tali

Berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Akibat gaya ini, benda yang jatuh bebas akan memperoleh percepatan a = g (percepatan gravitasi bumi). Dengan demikian berat benda dapat ditulis :

w = mg            (1-2)

dengan : 

w = berat benda (N),m = massa benda (kg), dang = percepatan gravitasi bumi (m/s2).

Arah dari gaya gravitasi selalu menuju ke pusat bumi (tegak lurus bidang datar). Ketika benda berada pada suatu bidang, bidang tersebut akan memberikan gaya pada benda tadi yang disebut gaya kontak. Jika gaya kontak ini tegak lurus permukaan bidang maka disebut gaya normal. Besar gaya normal bergantung pada besar gaya lain yang bekerja pada benda. Gambar 4. memperlihatkan beberapa arah gaya normal (dibandingkan dengan gaya gravitasi yang arahnya selalu tegak lurus permukaan bumi). Arah gaya normal selalu tegak lurus bidang tempat benda itu berada.

Gambar 3. Arah gaya normal.Gaya tegangan tali adalah gaya pada tali ketika tali tersebut dalam keadaan tegang. Arah gaya tegangan tali bergantung pada titik atau benda yang ditinjau. Pada Gambar 5.(a), gaya tegangan tali T yang bekerja pada benda m berarah ke atas, dan sebaliknya, gaya tegangan tali T' pada tempat tali digantungkan berarah ke bawah. Pada Gambar 5.(b), gaya tegangan tali T1 pada m1 berarah ke kanan, sedangkan pada m2 bekerja T2 berarah ke kiri. Akan tetapi, meskipun arahnya berlawanan, besar gaya tegangan talinya sama (T = T' dan T1 = T2).

C. Gaya Gesekan

Gambar 7. Grafik hubungan antara gaya gesekan (ges) dan gaya sejajar bidang yang diberikan pada benda.

Hubungan antara gaya gesekan fges dan gaya F yang sejajar bidang pada sebuah benda ditunjukkan pada Gambar 7. Grafik tersebut memperlihatkan bahwa saat benda belum diberi gaya atau F = 0, gaya gesekan belum bekerja atau fges = 0. Ketika besar gaya F dinaikkan secara perlahan-lahan, benda tetap diam hingga dicapai keadaan di mana benda tepat akan bergerak. Pada keadaan ini, gaya gesekan selalu sama dengan gaya yang diberikan atau secara matematis fges = F. Gaya gesekan yang bekerja saat benda dalam keadaan diam disebut gaya gesekan statis.

Pada keadaan benda tepat akan bergerak, besar gaya F tepat sama dengan gaya gesekan statis maksimum. Besar gaya gesekan statis maksimum sebanding dengan gaya normal antara benda dan bidang. Konstanta kesebandingan antara besar gaya gesekan statis maksimum dan gaya normal disebut koefisien gesekan statis. Dengan demikian, secara matematis besar gaya gesekan statis maksimum memenuhi persamaan :

           (1-3)

dengan: 

μs = koefisien gesekan statis, danN = gaya normal.

Perhatikan bahwa Persamaan (1–3) hanya berlaku ketika benda tepat akan bergerak. Persamaan ini juga menunjukkan bahwa selama gaya F yang diberikan pada benda lebih kecil daripada atau

sama dengan gaya gesekan statis (F ≤ fs,maks), benda tetap dalam keadaan diam. Pada keadaan ini berlaku :

          (1-4)

Selanjutnya, ketika gaya F yang diberikan lebih besar daripada besar gaya gesekan statis maksimum, F >fs,maks, benda akan bergerak. Pada keadaan bergerak ini, gaya gesekan yang bekerja disebut gaya gesekan kinetik. Gaya gesekan ini besarnya konstan dan memenuhi persamaan :

      (1-5)

dengan: 

μk = koefisien gesekan kinetik, danN = gaya normal.

Persamaan (1–5) juga memperlihatkan bahwa gaya gesekan kinetik besarnya lebih kecil daripada gaya gesekan statis maksimum. Hal ini menunjukkan bahwa koefisien gesekan kinetik selalu lebih kecil daripada koefisien gesekan statis ( μk > μs ). Itulah sebabnya mengapa Anda perlu mengerahkan gaya yang lebih besar saat mendorong benda dari keadaan diam dibandingkan dengan ketika benda sudah bergerak. Selain itu, besarnya gaya yang harus Anda kerahkan bergantung pada keadaan dua permukaan bidang yang bergesekan. Hal ini disebabkan besarnya koefisien gesekan bergantung pada sifat alamiah kedua benda yang bergesekan, di antaranya kering atau basahnya dan kasar atau halusnya permukaan benda yang bergesekan.

D. Dinamika Gerak Melingkar

Pada materi sebelumnya, Anda juga dapat mempelajari kinematika gerak melingkar. Anda telah tahu bahwa pada benda yang bergerak melingkar selalu ada percepatan yang arahnya menuju ke pusat lingkaran yang disebut percepatan sentripetal. Besar percepatan tersebut dituliskan sebagai

dengan : 

v = laju linear benda (m/s),ω = laju sudut benda (rad/s), danR = jari-jari lintasan benda (m).

Pada dinamika gerak melingkar Anda akan mempelajari gerak melingkar dengan memperhatikan penyebabnya. Sesuai dengan hukum Newton, penyebab benda dapat bergerak dengan suatu percepatan adalah gaya. Nah, dalam hal ini, gaya yang menyebabkan adanya percepatan sentripetal disebut gaya sentripetal dan besarnya ditulis sebagai berikut.

                      (1-5)

Gaya sentripetal bukanlah gaya yang berdiri sendiri. Gaya ini pada dasarnya merupakan resultan gaya yang bekerja pada benda dengan arah radial. 

GravitasiDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasLangsung ke: navigasi, cari

Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Gravitasi matahari mengakibatkan benda-benda langit berada pada orbit masing-masing dalam mengitari matahari. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus.

Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.

Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom.

Hukum Gravitasi Universal Newton[sunting]

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Hukum gravitasi universal Newton

Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:

Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebutG adalah konstanta gravitasim1 adalah besar massa titik pertamam2 adalah besar massa titik keduar adalah jarak antara kedua massa titik, dan

g adalah percepatan gravitasi =

Dalam Sistem Internasional, F diukur dalam newton (N), m1 dan m2 dalam kilograms (kg), r dalam meter (m), dan konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.

Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung berat. Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi. Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: . W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat == Hukum Gravitasi Universal Newton ==

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Hukum gravitasi universal Newton

Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:

Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebutG adalah konstanta gravitasim1 adalah besar massa titik pertamam2 adalah besar massa titik keduar adalah jarak antara kedua massa titik, dan

g adalah percepatan gravitasi =

Dalam Sistem Internasional, F diukur dalam newton (N), m1 dan m2 dalam kilograms (kg), r dalam meter (m), dan konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.

Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung berat. Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi. Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: . W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat

Contoh soal

Jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol maka :

a. benda tidak akan dipercepatb. benda selalu diamc. perubahan kecepatan benda nold. benda tidak mungkin bergerak lurus beraturan

Pernyataan yang benar adalah...

a. (1), (2), dan (3)b. (1) dan (3) sajac. (2) dan (4) sajad. (4) sajae. (1), (2), (3), dan (4)

Kunci Jawaban :

Dari Hukum Pertama Newton, ΣF=0

• Nilai nol ini disebabkan karena tidak ada percepatan pada benda.• Jika percepatannya nol, kecepatan benda adalah konstan.• Jika percepatan benda bernilai nol, benda dapat berada dalam keadaan diam maupun bergerak.• Jika kecepatan benda bernilai konstan, benda akan bergerak lurus beraturan.

Jawab: bContoh Soal 2 :

Tiga buah gaya, F1 = 10 N dan F2 = 15 N, dan F3 = c N bekerja pada sebuah benda, seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Jika benda tetap diam, berapakah nilai c?

Kunci Jawaban :

Karena benda diam, sesuai dengan Hukum Pertama Newton,

ΣF = 0F1 + F2 - F3 = 0

sehingga diperoleh

F3 = F1 + F2 = 10 + 15 = 25 N

http://4.bp.blogspot.com/-sPVeYr520NU/UAzcf0J4kyI/AAAAAAAABvw/lb3CWJVRq0s/s1600/contoh-soal-gaya-berat-3.png

1. Berapa besar gaya gravitasi antara seorang siswa bermassa 40 kg dengan seorang siswi bermassa 30 kg yang berjarak 2 meter ? konstanta gravitasi umum = 6,67 x 10-11 N m2 / kg2

PembahasanDiketahui :m1 = 40 kg, m2 = 30 kg, r = 2 m, G = 6,67 x 10-11 N m2 / kg2

Ditanya : besar gaya gravitasi (F) ?Jawab :

2. Berapa besar gaya gravitasi antara bumi dan bulan ?PembahasanDiketahui :Massa bumi (mB) = 5,97 x 1024 kgMassa bulan (mb) = 7,35 x 1022 kgJarak pusat bumi dan pusat bulan (r) = 3,84 x 108 meterKonstanta gravitasi umum (G) = 6,67 x 10-11 N m2 / kg2

Ditanya : besar gaya gravitasi antara bumi dan bulan ?Jawab :