Hukum Newton

Hukum gerak Newton adalah tiga hukum Fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad, dan menghasilkan 3 buah hukum.

Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh Isaac Newton dalam karyanya Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687. Newton menggunakan karyanya untuk menjelaskan dan meniliti gerak dari bermacam-macam benda fisik maupun sistem. Contohnya, Newton menunjukkan bahwa dengan menggabungkan antara hukum gerak dengan hukum gravitasi umum, ia dapat menjelaskan hukum pergerakan planet milik Kepler.

A. Hukum I Newton

Berbunyi:

“Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya.”

Jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol ( ∑F = 0 ), maka benda tersebut:

• Jika sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
• Jika sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.

Hukum pertama Newton adalah penjelasan kembali dari Hukum Inersia yang sudah pernah dideskripsikan oleh Galileo. Dalam bukunya Newton memberikan penghargaan pada Galileo untuk hukum ini. Aristoteles berpendapat bahwa setiap benda memilik tempat asal di alam semesta: benda berat seperti batu akan berada di atas tanah dan benda ringan seperti asap berada di langit. Bintang-bintang akan tetap berada di surga. Ia mengira bahwa sebuah benda sedang berada pada kondisi alamiahnya jika tidak bergerak, dan untuk satu benda bergerak pada garis lurus dengan kecepatan konstan diperlukan sesuatu dari luar benda tersebut yang terus mendorongnya, kalau tidak benda tersebut akan berhenti bergerak. Tetapi Galileo menyadari bahwa gaya diperlukan untuk mengubah kecepatan benda tersebut (percepatan), tapi untuk mempertahankan kecepatan tidak diperlukan gaya. Sama dengan hukum pertama Newton : Tanpa gaya berarti tidak ada percepatan, maka benda berada pada kecepatan konstan.

Maka Hukum I Newton sering disebut juga dengan Hukum Kelembaman, dan kesimpulannya adalah ∑F = 0 dan a = 0.

B. Hukum II Newton

Berbunyi:

“Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda, akan berbanding lurus dan searah dengan gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut.”

Secara matematis dapat dirumuskan:

a = F    atau     F = m. a

      m

F : gaya (Newton)

m : massa (kg)

a : percepatan (^m/_s²)

Percepatan ini terjadi karena adanya beberapa gaya yang resultannya tidak nol, sehingga kecepatan benda akan berubah. Baik itu berubah semakin cepat bila percepatannya positif, dan semakin lambat bila percepatannya negatif (perlambatan).

Massa dan Berat

Berat suatu benda (W) adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda tersebut dan arahnya menuju pusat bumi (vertikal ke bawah).

Hubungan massa dan berat:

            W = m . g

W : gaya berat (N)

m : massa benda (kg)

g : percepatan gravitasi (^m/_s²)

Perbedaan massa dan berat:

• Massa (m) : merupakan besaran skalar dimana besarnya di sembarang tempat untuk suatu benda yang sama selalu tetap.
• Berat (W) : merupakan besaran skalar dimana besarnya tergantung pada tempatnya (percepatan gravitasi pada tempat benda berada).

Hubungan antara satuan-satuan yang dipakai:

1 Newton        = 1 kg.m/det²

1 Dyne                        = 1 gr.cm/det²

1 Newton        = 10⁵ Dyne

C. Hukum III Newton

Berbunyi:

“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.”

Bila sebuah benda A melakukan gaya pada benda B, maka benda B juga akan melakukan gaya pada benda A yang besarnya sama tetapi berlawanan arah.

Gaya yang dilakukan benda A pada benda B disebut: Gaya aksi.

Gaya yang dilakukan benda B pada benda A disebut: Gaya reaksi.

Maka dapat ditulis:

            F_aksi = -F_reaksi

Hukum III Newton disebut juga Hukum Aksi – Reaksi.

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, 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 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.