Hukum-Hukum Newton Tentang Gerak Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

 

Hallo Sobat Belajar https://bloghalamansekolah.blogspot.com/.

Pernahkah kamu mendengar nama Sir Isaac Newton atau lebih dikenal dengan nama Newton saja?Tentunya pasti pernah dong, baik itu di buku pelajaran kamu, atau pernah dibahas di kelas.

Sir Isaac Newton FRS PRS (25 Desember 1642 – 20 Maret 1726/27^[1]) adalah seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, lkimiawan, teolog dan penulis Inggris yang secara luas diakui sebagai salah satu matematikawan, fisikawan terbesar, dan ilmuwan paling berpengaruh sepanjang masa. Dia merupakan pengikut aliran heliosentris dan ilmuwan yang sangat berpengaruh sepanjang sejarah, bahkan dikatakan sebagai bapak ilmu fisika klasik.^[6]

Sir Isaac Newton ini adalah orang yang berhasil menghubungkan keterkaitan antara gerak dan gaya. Kita tahu bahwa penyebab dari gerak suatu benda diakibatkan karena adanya gaya (Lihat Dinamika Mekanika).

Ada beberapa pengaruh gaya yang bisa terjadi pada benda yakni:

1. Gaya menjadi sebab benda yang diam jadi bergerak. Misalnya kursi yang diam ditarik mendekat, atau meja didorong menjauh, dan lainnya.

2. Gaya menjadi sebab benda yang bergerak jadi diam. Misalnya sebuah kelereng yang sedang bergulir, ditahan oleh tangan sampai berhenti atau sepeda yang bergerak, ditahan dengan kaki hingga berhenti bergerak, dan lainnya.

3. Gaya menyebabkan benda berubah arah. Misalnya bola yang bergulir ditendang ke arah sebaliknya.

4. Gaya menyebabkan benda bergerak lebih cepat. Misalnya kereta bayi yang didorong lebih cepat, atau sepeda motor yang digas agar lebih kencang.

5. Gaya menyebabkan bentuk benda berubah. Misalnya sebuah kotak diinjak hingga penyet, atau sebuah balon yang ditusuk sampai meledak.

Nah, pada pembahasan kali ini, kita akan membahas tentang tiga Hukum Newton I, II dan III serta bagaimana penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dilengkapi dengan contoh soal serta pembahasannya.

 

HUKUM I NEWTON

Hukum I Newton tentang gerak ini sering pula disebut hukum kelembaman atau hukum inersia.

Kenapa benda mengalami kelembaman atau Inersia?

Dikatakan kelembaman/Inersia karena sifat dasar dari sebuah benda/materi/partikel adalah benda/materi pada haikatnya akan selalu mempertahankan kedaan nyamannya. Maka, ketiak benda/materi tersebut mengalami gangguan atau gaya dari luar dia akan melawan sebesar gaya tersebut.

Hukum I Newton berbunyi” Jika Resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol, maka benda yang pada awalnya diam, maka benda tersebut akan tetap diam. Dan jika benda tersebut pada awalnya yang bergerak, maka benda tersebut akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan (gerak lurus beraturan) selama tidak ada resultan gaya luar yang bekerja padanya”.

Hukum newton tentang gerak sering juga dituliskan

∑F = 0,

 maka partikel akan diam atau gerak lurus beraturan (glb)

Dalam kehidupan nyata, konsep hukum kelembaman atau hukum inersia ini dapat kita jumpai dalam peristiwa sehari-hari. Misalkan kita sedang naik motor yang melaju kencang tiba-tiba di rem mendadak. Apa yang terjadi dengan badan kamu? Pasti badan kita akan terasa terdorong kedepan. Atau contoh kedua ketika kamu sedang naik angkot dengan laju tetap tiba-tiba angkot tersebut digas atau kecepatnnya ditambah secara mendadak, maka badan kita akan terdorong ke belakang.

Dari kedua tersebut memperlihatkan bahwa benda akan mengalami kecenderungan untuk mempertahankan keaadaannya. Jadi, jika benda yang sedang bergerak akan tetap terus bergerak atau benda yang diam akan tetap diam bila tidak ada resultan gaya luar yang bekerja benda tersebut.

HUKUM II NEWTON

Bunyi Hukum Newton II adalah "Percepatan dari suatu benda akan sebanding dengan resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massanya".

Jika dirumuskan dalam persamaan menjadi:

 

Hukum II Newton ini merupakan dasar untuk mempelajari dinamika gerak yang merupakan bagian dari bahasan mekanika (kajian gerak dalam fisika). Dimana dinamika gerak adalah ilmu yang mempelajari tentang gerak dan sifatnya dengan memperhitungkan penyebabnya. Di dalam ilmu mekanika gerak juga ada yang disebut dengan Kinematika gerak. Kinematika gerak merupakan ilmu yang mempelajari gerak dan sifatnya tanpa memperhitungkan penyebabnya.

Satuan untuk gaya adalah kgm/s² atau dikonversikan dengan nama Newton yang sering ditulis dengan huruf “N”.

Sebagai contoh peristiwa yang bisa kita temui yang merupakan aplikasi dari hukum II newton mengenai percepatan dan gaya misalnya pada saat kita naik sepeda ketika menuju jalan yang menurun, maka sepeda kita akan mengalamipbertambahan kecepatannya. Artinya gerak kita pada saat yang memakai sepeda mengalami penambahan kecepatan.

HUKUM III NEWTON

Tentulah kita pernah secara tidak sengaja tersandung batu atau benda di jalanan bukan?

Lalu apa yang kita rasakan? Pastinya kaki kita akan merasakan rasa sakit bukan?

Mengapa kita merasakan sakit? Hal ini kemudian dikaji oleh Newton. Newton menyatakan bahwa tidak ada gaya yang hanya melibatkan satu benda, pasti gaya tersebut berasal dari benda lain yang saling bersentuha. Suatu gaya minimal membutuhkan dua buah benda yang saling berinteraksi atau bsersentuhan. Misalkan benda 1 mengerjakan gaya pada 2 (aksi), maka 2 akan mengerjakan gaya pada 1 (reaksi). Kedua gaya ini bekerja secara bersamaan. Pasangan kedua gaya tersebut dikenal dengan gaya aksi-reaksi. Sehingga hukum III newton sering disebut hukum Aksi-Reaksi.

 

Hukum III Newton yang berbunyi:

"Jika benda Pertama mengerjakan gaya pada benda Kedua, maka benda Kedua akan mengerjakan gaya pada benda Pertama dengan besar gaya yang sama, namun dengan arah gaya benda kedua yang berlawanan."

Jadi syarat dari konsep fisika dari aksi reaksi adalah sebagai berikut:

• Pasangan aksi reaksi ada bila dua benda berinteraksi
• Aksi reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda
• Aksi reaksi sama besar tetapi berlawanan arah

Contoh peristiwa pasangan gaya aksi reaksi adalah:

• Seorang anak memakai sepatu roda dan berdiri mengahadap tembok. Jika anak tersebut mendorong tembok (Faksi), maka tembok akan mendorong tangan  dengan besar gaya yang sama tetapi berlawanan (Freaksi) sehingga anak tersebut terdorong ke belakang.
• Saat palu besi memukul ujung paku berarti palu mengerjakan gaya pada ujung paku (Faksi) maka paku akan memberikan gaya pada palu (Freaksi)

 

 

 

LATIHAN SOAL HUKUM-HUKUM NEWTON TENTANG GERAK

Hallo Sobat Belajar https://bloghalamansekolah.blogspot.com/. !!!

Setelah dibagian sebelumnya pada blog  ini mempelajari tentang hukum-hukum newton tentang gerak (Klik disini) dan Sobat Belajar https://bloghalamansekolah.blogspot.com/. telah mempelajari berbagai contoh soal dan pembahasannya (Klik disini). 

Selanjutnya untuk menguji kemampuan dan pemahaman kalian tentant materi hukum-hukum newton tentang gerak cobalah kalian kerjakan latihan soal dibawah ini :

LATIHAN SOAL HUKUM-HUKUM NEWTON TENTANG GERAK

1. Natasya memiliki sebuah balok dengan massa sebesar 5 kg (berat w = 50 N), dan benda tersebut digantung oleh Natasya dengan seutas tali dan diikatkan pada atap rumahnya. Apabila keadaan balok tersebut dalam keadaan diam, maka berapakah tegangan talinya?
2.  Apabila sebuah balok yang memiliki massa sebesar 20 kg, sedangkan keadaan balok tersebut berada di atas bidang miring yang licin dengan sudut kemiringannya adalah 30^o. Maka, jika Alvin ingin mendorong ke atas sehingga kecepatannya tetap, maka berapakah gaya yang harus diberikan oleh Alvin?
3. Nabil memiliki sebuah kotak kayu bermassa 2 kg, kemudian kotak kayu tersebut didorong sehingga bergerak dengan kecepatan awal 5 m/s di atas bidang datar licin, dan kotak tersebut diberi gaya tetap oleh nabil searah dengan gerak kotak. Setelah menempuh jarak 4 m, kecepatan kotak menjadi 7 m/s. Tentukan besar gaya yang diberikan oleh Nabil!
4. Salsa mendorong sebuah benda dengan gaya sebesar 20 N, benda tersebut memiliki percepatan 4 m/s². Berapakah percepatan yang dialami benda tersebut jika Salsa memberikan gaya sebesar 25 N?
5. Ada dua buah balok terdiri dari balok A dan balok B diletakan pada permukaan bidang miring yang licin dengan sudut kemiringannya dalah 37°. Massa balok A adalah 40 kg dan massa balok B sebesar 20 kg. Kemudian pada balok A diberikan dorongan dengan gaya F sebesar 480 N. Tentukan besar percepatan gerak dari kedua balok tersebut dan tentukan besar gaya kontak antara balok A dan balok B tersebut.

Baca Lagi :

• Hukum-Hukum Newton Tentang Gerak Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari
• 27 CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN HUKUM NEWTON

TEORI RELATIVITAS KHUSUS

 

Relativitas Khusus

 Teori relativitas khusus dipublikasikan oleh Einstein ketika usianya masih 26 tahun, yaitu pada tahun 1905. Berselang satu dekade berikutnya, Einstein kembali mempublikasikan postulatnya, yaitu relativitas umum. Pada artikel kali ini kita akan membahas lebih dalam nih, tentang teori relativitas khusus.

Teori ini dikatakan relativitas khusus karena hanya berlaku untuk kerangka acuan inersial, yaitu kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan konstan, terhadap kerangka acuan lain.

 

Teori relativitas khusus ini terdiri dari 2 postulat :

Postulat pertama, “hukum-hukum fisika memiliki bentuk yang sama pada semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap (kerangka acuan inersial).

Misalnya kamu sedang berdiri di peron stasiun kereta, sedangkan temanmu sedang berada di dalam kereta yang melaju dengan kecepatan 80 km/jam. Menurut kamu yang diam, teman kamu yang berada di dalam kereta-lah yang melaju dengan kecepatan 80 km/jam. Namun, menurut teman kamu yang berada di dalam kereta, dia itu diam, justru kamu-lah yang berdiri di peron stasiun yang bergerak dengan kelajuan 80 km/jam.

 

Postulat kedua, “cahaya merambat melalui ruang hampa dengan kecepatan yang konstan dan bernilai:

Dan kelajuan cahaya tidak bergantung pada kelajuan sumber cahaya maupun kelajuan pengamatnya.”

Berbeda dengan teori relativitas Newton yang menyatakan ruang dan waktu adalah mutlak. Pada postulat yang kedua ini, Einstein menyatakan justru ruang dan waktu itu yang relatif. Kelajuan cahaya dalam vakum merupakan besaran mutlak, artinya tidak ada kelajuan lain yang lebih besar daripada kelajuan cahaya. Jadi, diukur dalam semua kerangka acuan bergerak, kelajuan cahaya dalam vakum adalah sama.

 

Jadi, jika ada 2 orang pengamat mengamati suatu peristiwa, yang satu diam dan yang satu lagi bergerak terhadap peristiwa itu, maka persamaan ruang dan waktunya tidak akan sama. Pada relativitas khusus akan mengandung suatu pengali , yang disebut tetapan transformasi Lorentz.

Dimana
= tetapan transformasi Lorentz
= kecepatan benda
= kecepatan cahaya

Dengan menggunakan konsep relativitas khusus ini, kita juga dapat menghitung kecepatan relativistik. Misalkan, pada peristiwa kamu yang diam di peron stasiun (C ) dengan teman kamu yang berada di dalam kereta api (B). Teman kamu yang berada di dalam kereta api melemparkan sebuah batu (A) searah dengan arah kereta api. Maka, kecepatan batu itu menurut kamu yang diam di peron stasiun akan mengikuti persamaan berikut:

Dimana
 = Kecepatan benda C terhadap kerangka acuan A 
 = Kecepatan benda C terhadap kerangka acuan B
 = Kecepatan kerangka acuan B terhadap kerangka acuan A
    =  kecepatan cahaya di vakum.

Dampak lain dari teori relativitas khusus tersebut diantaranya fenomena dilatasi waktu, kontraksi panjang, massa relativistik, momentum relativistik dan Energi Relativistik.

 

1. Dilatasi Waktu

Dilatasi atau pemekaran waktu adalah dampak dari anggapan bahwa waktu tidak mutlak, tetapi relatif. Selang waktu yang diukur dengan oleh dua pengamat yang saling bergerak dengan kecepatan relatif akan berbeda. Dilatasi waktu dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Dimana
 

= waktu sejati; waktu yang diukur oleh pengamat yang diam terhadap kejadian
  = waktu relativistik; waktu yang diukur oleh pengamat yang bergerak terhadap kejadian.

 

2. Kontraksi Panjang

Panjang adalah jarak 2 titik yang diukur. Pada dilatasi waktu, selang waktu yang diukur berbeda, sedangkan selang waktu adalah jarak dibagi kelajuan. Maka, dampaknya akan ada pemendekan jarak atau panjang dari benda yang diamati oleh dua pengamat yang bergerak relatif. Pemendekan panjang itu disebut Kontraksi panjang, dan mengikuti persamaan:

Dimana

= panjang sejati; panjang dua titik yang diukur oleh pengamat yang diam terhadap kedua titik

 = panjang relativistik; panjang dua titik yang diukur oleh pengamat yang bergerak terhadap kedua titik

 

3. Massa Relativistik

Berdasarkan pada teori relativitas khusus, massa benda yang bergerak akan lebih besar dari massa yang diam. Massa relativistik ini mengikuti persamaan:

Dimana
 

= massa diam; massa jika benda dalam keadaan diam
 

= massa relativistik; massa jika benda bergerak

 

4. Momentum Relativistik

Setiap benda yang memiliki massa dan kecepatan pasti memiliki momentum. Jika kita gunakan persamaan massa relativistik pada persamaan momentum, maka dihasilkan persamaan momentum yang baru, yaitu momentum relativistik. Persamaan momentum relativistik itu dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Dimana

= momentum relativistik

 

5. Energi Relativistik

 

Menurut teori relativitas khusus Einstein, energi merupakan hasil perkalian dari massa dan kuadrat kecepatan mutlak. Sehingga terdapat kesetaraan antara massa dan energi. Hukum ini dikenal dengan hukum kesetaraan massa-energi Einstein. Persamaannya yaitu:

Dimana
 

= Energi total

= Energi diam 

Dengan demikian, energi kinetik partikel yang bergerak relativistik atau mendekati kecepatan cahaya, sama dengan selisih antara energi total dan energi diamnya. Sehingga mengikuti persamaan berikut:

Nah, Sahabat Belajar !! semoga penjelasan tadi setidaknya bisa membantu memberikan gambaran dan pemahaman Anda mengenai teori relativitas khusus. semoga bermanfaat!! terimka kasih kepada Anda yang sudah mengunjungi situs ini.

silahkan kunjungi dan baca konten lain disitus ini !!!