Aplikasi Hukum Newton dalam Kehidupan Sehari-hari

Mekanika Newton merupakan teori tentang gerak yang didasarkan pada massa, gaya dan hukum-hukum yang menghubungkan konsep fisika ini dengan besaran kinematika yaitu perpindahan, kecepatan, dan percepatan. Semua dalam gejala mekanika Newton dapat digambarkan dengan tiga hukum yang sederhana yang dinamakan hukum Newton tentang gerak (Tipler, P.A., 1991:88).

Bunyi tiga hukum Newton sebagai berikut:

*Hukum I Newton

"Apabila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, benda yang awalnya diam akan selamanya diam. Sementara benda yang awalnya bergerak lurus beraturan juga akan selamanya lurus beraturan dalam kecepatan tetap."

Hukum I Newton ini juga disebut sebagai hukum inersia (kelembaman), maka dapat ditulis dalam fungsi matematik sebagai:

F = 0

Keterangan:

F : resultan gaya yang bekerja pada benda (N)

*Hukum II Newton

"Sebuah benda dengan massa m mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan (a) yang arahnya sama dengan arah gaya, dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap massa (m)."

Hukum II Newton disebut juga dengan gaya, maka dapat ditulis dalam fungsi matematik sebagai:

F = m a

Dengan :

F = gaya yang bekerja pada benda (N)

m = massa benda yang diberi gaya (kg)

a = percepatan benda yang diberi gaya (m/s2)

Bila gaya bekerja lebih dari satu ditulis:

F = m a

*Hukum III Newton

"Setiap ada gaya aksi yang bekerja pada suatu benda, maka akan timbul gaya reaksi yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan."

Hukum III Newton sering disebut sebagai aksi-reaksi, maka dapat dirumuskan sebagai:

F aksi = - F reaksi

Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari

1.Aplikasi hukum I Newton

Sebuah kendaraan beroda empat atau lebih didesain memiliki kursi sandaran dan sabuk pengaman yang berfungsi untuk melindungi pengendara ketika pengegasan maupun pengereman mendadak. Hal tersebut dapat di jelaskan dengan hukum I Newton.

*Pada saat kendaraan di injak pedal gas, maka tubuh akan terdorong ke belakang hal ini terjadi karena pengendara pada posisi diam kemudian kendaraan bergerak maka pengendara akan mempertahankan kondisi awalnya yaitu diam sehingga tubuhnya akan terdorong ke belakang.

*Pada saat kendaraan di injak pedal rem, maka tubuh akan terdorong ke depan hal ini terjadi karena pengendara pada posisi bergerak kemudian kendaraan berhenti maka pengendara akan mempertahankan kondisi awalnya yaitu bergerak sehingga tubuhnya akan terdorong ke depan.

2.Aplikasi hukum II Newton

Lift merupakan teknologi yang memudahkan manusia untuk ke tempat gedung tinggi ataupun tempat bawah tanah. Manusia hanya berdiri di lift dan sampai di lantai berapa yang diinginkan. Tidak dapat dibayangkan ketika lift tidak ada maka manusia harus menaiki dan menuruni tangga yang begitu banyak.

Terdapat beberapa kondisi di lift yang dapat membuat berat badan tetap, semakin besar ataupun semakin kecil. Berikut penjelasannya:

*Lift bergerak dipercepat ke atas

Apa yang kalian rasakan saat berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke atas? Saat lift bergerak vertikal ke atas dengan percepatan a, lantai lift juga memberikan percepatan yang sama terhadap kita. Karena lift memiliki percepatan, pada kasus ini berlaku Hukum II Newton sebagai berikut.

F = m a

Sebagai acuan pada lift yang bergerak naik, gaya-gaya yang searah dengan arah gerak lift (ditunjukkan pada arah v) diberi tanda positif dan yang berlawanan dengan arah gerak lift diberi tanda negatif.

N - w = m a

N - m g = m a

N = m a + m g

N = m (a + g) .......... Pers. (1)

Dari persamaan (1) tersebut N > w, akibatnya badan kita terasa bertambah berat.

*Lift bergerak diperlambat ke atas

Apa yang kalian rasakan ketika berada di dalam lift yang bergerak ke atas dengan perlambatan --a? Sama halnya seperti lift yang bergerak ke atas dengan percepatan a (dipercepat), pada lift yang bergerak ke atas dengan perlambatan --a (diperlambat) juga berlaku Hukum II Newton hanya saja yang membedakan adalah harga percepatannya.

F = m a

N - w = m (-a)

N - m g = -m a

N = m g - m a

N = m (g - a) .......... Pers. (2)

*Lift bergerak dipercepat ke bawah

Pada saat kita berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke atas, kita merasakan badan kita bertambah berat. Lalu bagaimanakah jika kita berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke bawah? Pada saat lift bergerak dipercepat ke bawah, berlaku Hukum II Newton sebagai berikut.

F = m a

Sebagai acuan pada lift yang bergerak turun, gaya-gaya yang searah dengan arah gerak lift diberi tanda positif dan yang berlawanan dengan arah gerak lift diberi tanda negatif.

W - N = m a

M g - N = m a

N = m g - m a

N = m (g - a) .......... Pers. (3)

Jika kita bandingkan, ternyata rumus gaya normal pada lift yang bergerak diperlambat ke atas itu sama dengan rumus gaya normal pada lift yang bergerak dipercepat ke bawah, persamaan (2) = persamaan (3). Dari persamaan (3) menunjukkan bahwa N < w, sehingga ketika kita berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke bawah, badan kita akan terasa menjadi lebih ringan.

*Tali lift putus

Apakah yang akan kita rasakan saat berada di dalam lift dan tiba-tiba talinya putus? (Tentu kita tidak ingin hal semacam ini terjadi, akan tetapi ini hanya sebuah pemisalan saja). Kita akan merasakan "seolah-olah" badan kita melayang dan tidak memiliki berat sama sekali. Lalu bagaimanakah Hukum Newton menjelaskan peristiwa ini? Apabila tali lift putus, berarti lift dan orang di dalamnya mengalami gerak jatuh bebas. Pada gerak jatuh bebas, benda akan mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi. Berdasarkan Hukum II Newton maka:

F = m a

W - N = m a

M g - N = m a

N = m g - m a

N = m (g - a)

Pada gerak jatuh bebas a = g, sehingga

N = m (g - g)

N = m (0)

N = 0

Karena N = 0, maka kita merasa "seolah-olah" kehilangan berat badan kita.

3.Aplikasi hukum III Newton

dayung merupakan salah satu transportasi air dan olahraga air sebagai pengaplikasian hukum III Newton. Cara kerja perahu dayung adalah mendorong dayung di air ke belakang maka perahu akan bergerak ke depan. Kecepatan perahu dipengaruhi oleh daya dorong perahu yang disebabkan gerakan dayung. Menurut hukum III Newton bahwa gaya aksi dan reaksi akan bernilai sama namun arahnya berbeda, pendayung memindahkan sejumlah massa air ke belakang (gaya aksi) sebagai reaksinya air akan mendorong perahu ke depan.