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

Hukum Newton adalah salah satu fondasi hukum fisika klasik yang sangat penting hingga berabad-abad lamanya. Hukum ini berbicara mengenai penyebab benda bergerak meliputi faktor penyebab benda yang awal mulanya diam menjadi bergerak, faktor yang mempercepat dan memperlambat benda.

Hukum Newton diberi nama sesuai dengan perumusnya, yakni Isaac Newton, seorang ilmuwan dari Inggris di abad ke 17 Masehi. Isaac Newton merumuskan hukum gerak Newton dalam 3 hukum geraknya yang sangat populer dalam materi fisika klasik.

Sejarah Hukum Newton

Hukum Newton berbicara mengenai pengaruh gaya terhadap gerak benda. Hukum ini tidaklah berdiri sendiri melainkan berkembang berkat adanya kontribusi pemikiran dari para filsuf dan ilmuwan sebelumnya.

Aristoteles (384 sampai 322 SM) seorang filsuf dan ilmuwan Yunani percaya bahwa dibutuhkan gaya agar benda tetap bergerak di sepanjang bidang datar. Alasannya ini didasarkan kepada pengamatan bahwa agar buku bergerak di sepanjang meja maka dibutuhkan gaya yang diberikan ke buku secara kontinu.

Aristoteles percaya bahwa jika gaya yang diberikan pada benda semakin besar maka laju benda pun semakin besar. Selanjunya, pemikiran ini dikembangkan oleh Galileo Galilei (1564-1642) yang menyatakan hipotesis berbeda dari pendapat Aristoteles.

Galileo menyatakan bahwa benda yang bergerak di bidang datar dengan kecepatan tetap sesungguhnya berada dalam kondisi sama dalam hal gaya dengan benda yang berada dalam kondisi diam. Pernyataan ini dapat dibuktikan dengan percobaan sederhana di atas meja.

Meja yang diberikan minyak sehingga tidak ada gaya gesek di atasnya kemudian diberikan buku dan diberi gaya sedikit, maka buku tersebut akan terus bergerak di atas meja tanpa berhenti dengan laju yang konstan. Benda baru akan berhenti jika diberi gaya pada benda.

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

Hukum 1 Newton

Hukum 1 Newton mengenai gerak berbunyi:

“Setiap benda akan tetap berada dalam posisi diam atau bergerak pada laju yang tetap di sepanjang garis lurus, kecuali jika benda tersebut diberi gaya total dengan nilai yang tidak nol.”

Berdasarkan Hukum 1 Newton, Isaac Newton mengajukan prinsip kelembaman (inersia) benda yang menyatakan kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan kondisi awal mula benda tersebut baik kondisi diam atau terus bergerak pada garis lurus dengan kelajuan tetap.

Oleh karena itu Hukum 1 Newton disebut juga dengan Hukum Inersia atau Hukum Kelembaman. Berikut adalah rumusan Hukum 1 Newton:

∑F = 0

dv/dt = 0

Keterangan:

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

Kerangka acuan yang menjadi tempat Hukum 1 Newton berlaku disebut sebagai kerangka acuan inersia. Oleh karena itu Hukum 1 Newton tidak bisa digunakan pada acuan yang bergerak dipercepat.

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

Namun pada sebagian besar masalah kita bisa menganggap kerangka inersia yang terletak tetap di bumi adalah kerangka inersia. Selain itu, kerangka acuan seperti mobil yang bergerak dengan kecepatan konstan relative terhadap kerangka inersia juga bisa dijadikan kerangka acuan inersia.

Hukum 2 Newton

Isaac Newton berpendapat bahwa gaya total yang bekerja pada sebuah benda akan membuat laju benda tersebut bertambah. Sebaliknya apabila gaya total yang bekerja pada benda tersebut memiliki arah yang berlawanan dengan arah gerak benda, maka gaya itu akan memperlambat laju benda.

Oleh sebab itulah, gaya total yang bekerja pada suatu benda dapat menyebabkan percepatan pada benda tersebut, baik itu berubah dari kondisi asal diam maupun bergerak dipercepat atau diperlambat. Sebagai contoh, gaya yang diberikan pada kereta belanja berasal dari gaya dorong dan gaya gesekan di lantai.

Apabila gaya gesekan di lantai sangat besar maka gaya dorong yang diberikan juga harus lebih besar agar kereta bergerak. Percepatan benda juga dipengaruhi oleh massa benda. Semakin besar massa benda, maka percepatan yang dialami benda juga semakin kecil jika didorong dengan gaya yang sama.

Oleh karena itu Isaac Newton merumuskan Hukum 2 Newton yang berbunyi:

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

Rumus hukum 2 Newton adalah:

∑F = m x dv/dt

∑F = m x a

a = ∑F / m

Keterangan:

m = massa (kg)
a = percepatan (m/s²)

Hukum 3 Newton

Pada Hukum 2 Newton berbicara mengenai pengaruh gaya total yang diberikan kepada benda terhadap perubahan percepatan benda tersebut. Namun, pertanyaan selanjutnya adalah apakah gaya yang diberikan oleh benda lain pada suatu benda tidak diberikan kembali kepada benda lain tersebut?

Isaac Newton menyadari bahwa setiap kali suatu gaya diberikan oleh suatu benda ke benda lain, maka gaya tersebut akan dikembalikan kepada sumber gaya itu berasal. Hal ini bisa dilihat dari bunyi Hukum 3 Newton:

“Saat suatu benda memberi gaya pada benda II, benda II akan memberikan gaya yang sama besar ke tetapi berlawanan arah dari benda I.”

Hukum 3 Newton lebih dikenal dengan hukum aksi reaksi.

Faksi = -Freaksi

Hukum Newton dalam Kehidupan Sehari-Hari

• Dalam Dunia Otomotif

Penerapan Hukum Newton dalam dunia otomotif adalah aplikasi rem. Rem didesain dengan mempertimbangkan besar gaya gesek yang dibutuhkan kendaraan agar dapat berhenti tanpa menabrak benda di depannya.

• Dalam Dunia Olahraga

Penerapan Hukum Newton pada olahraga dayung dimana terjadi hukum aksi reaksi (Hukum III Newton), Ketika pedayung mendorong air ke belakang, maka gaya yang diberikan tersebut akan menghasilkan gaya yang sama yang menggerakkan perahu ke depan.

Contoh Soal Hukum Newton

Sebuah kotak diberi gaya sebesar 40 N. Kotak tersebut bergerak dengan percepatan sebesar 4 m/s². Berapa besar percepatan yang dialami oleh kotak tersebut apabila diberi gaya sebesar 50 N?

Hukum Newton I berbicara tentang benda yang tetap diam atau gerak lurus beraturan jika tidak mendapat gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Hukum II Newton berbicara mengenai perubahan percepatan benda karena adanya gaya total sementara Hukum III Newton dikenal dengan hukum aksi reaksi.