Materi Hukum Newton 1, 2, 3, Beserta Rumus dan Contohnya

tirto.id - Hukum Newton dirumuskan oleh Sir Isaac Newton, seorang fisikawan cum matematikawan asal Inggris. Kontribusinya di bidang keilmuan sudah diakui secara luas, sepanjang masa.

Newton menerbitkan Hukum Newton pada 1687, melalui bukunya yang kondang, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Selama bertahun-tahun, Newton melakukan berkali percobaan dan pengamatan terkait pengaruh gaya terhadap benda bergerak. Setelah itu, barulah menjelang akhir abad ke-17 dia menemukan teori Hukum Newton.

Ada tiga hukum yang dirumuskan oleh Isaac Newton. Rumusan tersebut kemudian dikenal dengan nama Hukum Newton 1, Hukum Newton 2, dan Hukum Newton 3. Di samping itu, sebagai bentuk penghormatan, nama Newton diabadikan sebagai satuan gaya (N/Newton).

Bunyi Hukum Newton 1 dan Rumusnya

Bunyi Hukum Newton 1 yakni: "Apabila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, benda yang awalnya diam akan selamanya diam. Sementara itu, benda yang awalnya bergerak lurus beraturan, akan selamanya lurus beraturan dalam kecepatan konstan."

Sebenarnya, Hukum Newton 1 merupakan hasil pengembangan dari konsep kelembaman yang pernah digagas oleh Galileo.

Dalam Hukum Newton 1, karakteristik benda yang cenderung mempertahankan keadaannya disebut dengan sifat kelembaman atau inersia. Maka itu, Hukum Newton 1 lantas disebut pula Hukum Kelembaman.

Rumus Hukum Newton 1 dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut:

∑F = 0 atau Resultan Gaya (kg m/s2)

Bentuk dari momen inersia beragam, seperti momen inersia linear, momen inersia massa, serta momen inersia polar atau kutub. Besaran tegangan bahan, seperti yang terjadi pada tegangan lengkung dan puntir, dihitung berdasarkan momen inersia.

Bunyi Hukum Newton 2 dan Rumusnya

Bunyi Hukum Newton 2 menyatakan, "Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja terhadapnya, tetapi berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan akan sama dengan arah gaya total yang bekerja terhadapnya."

Hukum Newton 2 disebut juga Hukum Gerak. Gaya benda menjadi semakin besar ketika mendapatkan dorongan gaya searah laju arah benda tersebut. Sebaliknya, jika diberikan gaya berlawanan (gaya tolak) melawan gaya benda itu, laju gaya akan melambat atau mengecil karena terjadi perubahan kecepatan dan laju. Besar kecilnya perlambatan atau percepatan yang diberikan pada benda akan memengaruhi arah gerak benda.

Rumus Hukum Newton 2 bisa ditulis secara matematis sebagai berikut:

F = m × a

Dengan keterangan:

• F adalah gaya (N);
• m adalah massa benda (kg); dan
• a adalah percepatan (m/s2).

Bunyi Hukum Newton 3 dan Rumusnya

Bunyi Hukum Newton 3 adalah, "Setiap aksi akan menimbulkan sebuah reaksi. Apabila suatu benda memberi gaya terhadap benda lain, benda yang mendapat gaya itu akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, tetapi arahnya berlawanan."

Berdasarkan isi Hukum Newton 3, yang disebut juga sebagai Hukum Aksi-Reaksi, tersebut, setiap aksi berkonsekuensi memunculkan reaksi, atau bisa dikatakan ada sebab dan akibat. Pemberian gaya sebab, menghasilkan gaya akibat. Gaya aksi-reaksi saling berlawanan dan bekerja pada benda yang berbeda-beda.

Rumus Hukum Newton 3 ada tiga jenis yaitu:

1. Rumus gaya gesek: Fg = u × N, dengan Fg = gaya gesek (N), u = koefisien gesekan, dan N = Gaya normal (N).
2. Rumus gaya berat: w = m × g, dengan w = Gaya berat (N), m = massa benda (kg), dan g = gravitasi Bumi (m/s2)
3. Rumus berat sejenis: s = p × g, dengan s = berat jenis (N/m3), p = massa jenis (kg/m3), dan g = berat benda (N).

Contoh Hukum Newton 1, 2, dan 3 dalam Kehidupan Sehari-hari

Contoh penerapan Hukum Newton dapat dilakukan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini contoh Hukum Newton 1, 2, dan 3:

Contoh Hukum Newton 1

Contoh Hukum Newton 1 dapat dilihat ketika berada di dalam mobil yang bergerak cepat dan tiba-tiba direm. Pada saat itu, penumpang dalam mobil akan cenderung terdorong ke depan karena hukum inersia. Demikian pula, jika mobil bergerak pelan dan kemudian digas mendadak, penumpang di dalamnya akan mengalami dorongan ke arah belakang.

Permisalan lainnya, ketika koin ditempatkan di atas selembar kain dan kemudian kainnya ditarik dengan cepat, koin tetap berada di tempatnya, menunjukkan bahwa koin memiliki kecenderungan untuk mempertahankan posisi dan geraknya.

Contoh Hukum Newton 2

Contoh Hukum Newton 2 dapat diamati saat melempar batu secara vertikal ke atas. Pada awalnya, batu bergerak dengan kecepatan konstan ke atas karena gaya yang diberikan oleh tangan. Namun, ketika batu mencapai titik tertinggi, gaya gravitasi mulai memperlambat dan akhirnya menghentikan gerakan batu, sehingga batu berhenti sejenak sebelum mulai turun kembali ke Bumi.

Contoh di atas membuktikan, percepatan batu berhubungan dengan gaya gravitasi yang berlawanan dengan arah pergerakan awalnya.

Contoh Hukum Newton 3

Contoh Hukum Newton 3 terlihat saat menggunakan palu untuk memukul sebuah paku. Dalam konteks ini, palu merupakan gaya aksi yang diberikan pada paku. Sebagai reaksi terhadap pemukulan tersebut, paku memberikan gaya yang sama besar, tetapi berlawanan arah, ke palu.

Contoh di atas menjelaskan mengapa paku dapat "menembus" permukaan dengan bantuan gaya yang diberikan oleh palu.

Contoh Soal Hukum Newton 1, 2, 3 dan Jawabannya

Untuk lebih memahami rumus Hukum Newton, baik Hukum Newton 1, 2, maupun 3, Anda bisa menyimak contoh soal yang disajikan di bawah ini beserta cara menyelesaikannya:

Contoh soal Hukum Newton 1 (Hukum Inersia)

Contoh soal 1

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan konstan 80 km/jam di jalan raya lurus. Tiba-tiba, pengemudi mobil mematikan mesin. Jelaskan apa yang akan terjadi pada mobil dan penumpang di dalamnya berdasarkan Hukum Newton Pertama.

Jawaban:

Ketika pengemudi mematikan mesin mobil, mobil akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan karena hukum Newton Pertama (Hukum Inersia) menyatakan bahwa sebuah benda akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja padanya. Penumpang di dalam mobil juga akan tetap bergerak dengan kecepatan mobil tersebut.

Contoh soal 2

Anda sedang duduk di dalam sebuah kereta yang berjalan dengan kecepatan konstan. Anda melemparkan bola ke atas dan menangkapnya lagi. Jelaskan pergerakan bola dan mengapa bola tersebut tidak terjatuh langsung ke lantai kereta berdasarkan Hukum Newton Pertama.

Jawaban:

Bola yang Anda lemparkan di dalam kereta akan tetap bergerak horizontal bersamaan dengan kereta. Ini karena benda akan mempertahankan kecepatan horizontalnya kecuali ada gaya eksternal yang bekerja. Inilah alasan sains bola tidak jatuh langsung ke lantai kereta.

Contoh soal Hukum Newton 2 (Hukum Gerak)

Contoh Soal 1

Sebuah mobil dengan massa 1000 kg diberikan gaya sebesar 5000 N ke arah timur. Hitunglah percepatan mobil tersebut berdasarkan Hukum Newton Kedua.

Jawaban:

Untuk menghitung percepatan mobil, kita dapat menggunakan rumus Hukum Newton 2, yakni F = m.a, dengan F adalah gaya yang diberikan (5000 N) dan m adalah massa mobil (1000 kg).

a = F/m

a = 5000/1000

a = 5 m/s^2.

Jadi, percepatan mobil adalah 5 m/s².

Contoh Soal 2

Seorang pelari berlari dengan percepatan sebesar 4 m/s². Jika ia memiliki massa 70 kg, berapa besar gaya yang diberikan oleh pelari kepada tanah berdasarkan Hukum Newton Kedua?

Jawaban:

Untuk menghitung gaya yang diberikan oleh pelari kepada tanah, kita dapat menggunakan rumus Hukum Newton 2: F = m.a. F adalah massa pelari (70 kg) sedangkan a adalah percepatan yang diberikan (4 m/s²).

F = (70 kg) x (4 m/s²)

= 280 N.

Jadi, pelari memberikan gaya sebesar 280 N kepada tanah.

Contoh soal Hukum Newton 3 (Hukum Aksi dan Reaksi)

Contoh soal 1

Ketika seorang atlet menyundul bola sepak, bola tersebut terbang ke arah gawang. Jelaskan hukum ketiga Newton dalam konteks ini dan berikan contoh reaksi yang mungkin terjadi.

Jawaban:

Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa setiap tindakan memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah. Jadi, ketika atlet menyundul bola sepak (tindakan), bola tersebut akan memberikan reaksi ke atlet dengan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah. Contohnya, atlet akan merasakan tekanan bola pada kepalanya ketika ia menyundulnya.

Contoh soal 2

Saat Anda berjalan, berikan contoh pasangan tindakan dan reaksi sesuai dengan Hukum Newton Ketiga yang terlibat dalam langkah Anda.

Jawaban:

Ketika Anda berjalan, terdapat pasangan tindakan dan reaksi. Misalnya, ketika Anda mendorong tanah ke belakang dengan kaki Anda (tindakan), tanah memberikan reaksi ke depan pada kaki Anda dengan gaya yang sama besar (reaksi). Ini memungkinkan Anda untuk bergerak maju. Gaya tindakan dan reaksi ini terjadi dalam pasangan yang berlawanan arah, sesuai dengan Hukum Newton Ketiga.

Baca juga:

• Rumus Hukum Newton 1, 2, 3, Contoh Soal-Jawaban dan Ringkasan
• Rumus Hukum Gay Lussac, Contoh Soal, Pengertian dan Pembahasan
• Rumus Hukum Ohm, Bunyi Pernyataan & Penjelasannya serta Contoh Soal