IPA · Bab 16 Hukum-hukum Newton

AgusKrisno

24/08/2021 15:03:34

SMP 8 KTSP

Lihat Katalog Lainnya

Halaman

HUKUM-HUKUM NEWTON

BAB

Setelah

mempelajari bab ini

kita akan memahami

penerapan hukum-

hukum Newton dalam

kehidupan sehari-

hari.

Kamu benar-benar

nggak tahu, ya? Wah

kamu beruntung.

Kebetulan kita nanti

akan belajar hukum-

hukum Newton.

Benarkah? Kenapa

sih

setiap kali kita

naik kendaraan yang

direm mendadak kita

selalu tersungkur ke

depan?

Itu karena

sifat kelem-

baman yang

kita miliki.

Benar. Kita akan

belajar tentang kelembaman

pada hukum I Newton.

Hubungan antara gaya,

massa, dan percepatan pada

hukum II Newton. Serta

gaya aksi-reaksi pada

hukum III Newton.

Lembam?

Apa itu?

Aduh! Aku kesal

sekali! Bus yang tadi

aku tumpangi sering

mengerem mendadak

sampai aku hampir

terantuk kursi

depanku!

188

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

erhatikan gambar di atas! Seorang anak sedang bermain bola. Dengan sedikit memberi dorongan

pada bola, bola akan menggelinding di atas lantai. Meskipun tangan anak tersebut sudah tidak

mendorong bola, tetapi bola tersebut tetap menggelinding beberapa saat. Mengapa hal itu bisa terjadi?

Untuk menjawab pertanyaan tersebut simaklah materi berikut dengan saksama.

Kata kunci:

hukum I Newton – hukum II Newton – hukum III Newton – kelembaman – gaya aksi –

gaya reaksi

Gambar 16.1

Bola tetap menggelinding meski gaya dorong telah dilepaskan

Hukum Newton

Pada pelajaran sebelumnya kita telah mempelajari gaya. Gaya yang

dikenakan atau diberikan pada suatu benda dapat mengakibatkan perubahan

bentuk dan atau gerak benda tersebut. Kali ini kita akan mempelajari gerak

benda dan gaya yang memengaruhi gerak benda tersebut.

Permasalahan gerak dan penyebabnya telah menarik perhatian para ahli

filsafat alam selama berabad-abad. Permasalahan ini mulai menemukan titik

terang pada masa Galileo dan Newton.

Pada abad ke-17, Galileo menyadari bahwa suatu benda menjadi lebih

lambat atau lebih cepat jika sejumlah gaya bekerja pada benda tersebut. Jika

gaya yang bekerja pada benda dihilangkan maka benda akan terus bergerak

pada garis lurus.

Galileo menyatakan bahwa suatu benda akan mengalami perubahan kelajuan

hanya saat benda dikenai suatu gaya. Dia juga berpendapat bahwa suatu benda

akan bertambah cepat atau melambat selama gaya yang bekerja pada benda

tidak saling meniadakan. Berdasarkan gagasan Galileo tersebut, seorang ilmuwan

Inggris, yaitu Sir Isaac Newton menjelaskan tentang gaya dan gerak.

Gerbang

Gambar 16.2

Isaac Newton

mengemukakan hukum-hukum

tentang gerak yang dikenal

sebagai hukum Newton

Rep. www.horaz

Dok. Penerbit

189

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Gagasan-gagasan Newton dituangkan melalui ketiga hukumnya dalam buku

berjudul

Philosophiae Naturalis Principia Mathemathica

atau yang lebih dikenal

sebagai

Principia

. Ketiga hukum tentang gerak dan gaya yang dikemukakan oleh

Newton dikenal sebagai hukum Newton. Hukum I dan II Newton mengikuti gagasan

yang dikemukakan oleh Galileo. Sedangkan hukum III Newton membicarakan

mengenai gaya aksi dan reaksi. Apa dan bagaimana penerapan ketiga hukum

Newton tersebut akan kita pelajari berikut ini.

Hukum I Newton

Gambar 16.1 di depan menunjukkan seorang anak yang menggelindingkan

bola di atas lantai. Bola menggelinding karena diberi gaya dorong oleh anak

tersebut. Namun, bola tetap menggelinding meskipun tangan anak tersebut tidak

lagi menyentuh bola.

Dengan demikian, bola tetap menggelinding meskipun tidak ada gaya yang

bekerja pada bola. Hal ini merupakan contoh dari hukum I Newton. Untuk lebih

memahami hukum I Newton, perhatikan percakapan di bawah ini!

Ya, karena kita

mempertahankan

keadaan awal

kita yang semula

diam.

Dina, mengapa

kalau kita berada

di dalam bus yang

sedang berhenti, tiba-tiba

digas mendadak, badan kita

terdorong ke belakang?

Apakah

setiap benda

akan berusaha

mempertahan-

kan keadaan

awalnya?

Ya, kamu

benar.

Dari percakapan di atas dapat kita ketahui bahwa jika kita berada di dalam

sebuah bus yang sedang berhenti kemudian digas mendadak maka badan kita

akan terdorong ke belakang. Hal ini terjadi karena badan kita akan memper-

tahankan keadaan awalnya, yaitu diam. Bus yang digas mendadak akan bergerak

ke depan sehingga badan kita terdorong ke belakang (berlawanan dengan arah

gerak bus).

Berdasarkan peristiwa di atas, dapat disimpulkan bahwa ketika gaya luar

dihilangkan, setiap benda akan berusaha mempertahankan keadaan awalnya,

yaitu diam atau bergerak lurus beraturan. Hal ini sesuai dengan

hukum I Newton

yang berbunyi:

Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol maka benda

yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula bergerak lurus

beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan.

190

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Praktikum 1

Hukum I Newton

A. Tujuan

Menyelidiki sifat kelembaman suatu benda.

B. Alat dan Bahan

1. Meja

1 buah

2. Kertas

1 buah

3. Gelas plastik

1 buah

C. Langkah Kerja

1. Letakkan kertas di atas meja!

2. Letakkan gelas di atas kertas tersebut!

3. Tariklah kertas dengan cepat! Amati apa yang terjadi!

4. Lakukan langkah 1–2 kemudian tarik kertas secara perlahan-lahan! Amati apa yang

terjadi!

5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas!

6. Sampaikan kesimpulan di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lain untuk

menanggapi!

7. Kembalikan alat dan bahan yang telah selesai kamu gunakan ke tempat semula!

Secara matematis, hukum I Newton dapat dituliskan sebagai berikut.

= 0

. . . (16.1)

Keterangan:

: resultan gaya (N)

Sifat benda yang mempertahankan keadaan awalnya disebut

kelembaman atau inersia

. Sehingga hukum I Newton disebut juga hukum

kelembaman. Kelembaman yang dimiliki suatu benda diam membuatnya

sulit digerakkan. Akan tetapi jika benda tersebut bergerak maka

kelembamannya akan menyebabkan benda terus bergerak lurus. Untuk

melawan kelembaman benda diperlukan suatu gaya tertentu. Gaya yang

diperlukan untuk melawan kelembaman sebanding dengan massa

benda, karena semakin besar massa benda tersebut, kelembamannya

juga semakin besar.

Untuk memahami hukum I Newton, lakukan kegiatan berikut! Setelah

kamu memahami hukum I Newton melalui praktikum 1, coba kerjakan

pelatihan di bawahnya!

Sebaiknya Tahu

Salah satu penerapan hukum I

Newton adalah sabuk peng-

aman dan kantong udara.

Tanpa adanya gaya penahan

dari sabuk pengaman atau

kantong udara, kelembaman

boneka uji tabrakan pada

gambar di atas akan mem-

bawanya menembus kaca

depan mobil.

(Dikutip seperlunya

dengan perubahan dari

Pustaka Sains

Tersambung Internet: Energi, Gaya, dan

Gerak

. Pakar Raya. 2006)

Gambar 16.3

Sabuk pengaman

dan kantong udara berfungsi

menahan kelembaman

Rep. www.sicurauto-video.it.

191

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Hukum II Newton

Kita telah mempelajari tentang resultan

gaya pada bab sebelumnya. Masih ingatkah

kamu apa yang dimaksud dengan resultan

gaya? Perhatikan gambar 16.4 di samping!

Pada gambar tampak 2 orang sedang men-

dorong lemari. Resultan gaya yang bekerja pada

lemari merupakan penjumlahan dari gaya yang

diberikan oleh masing-masing orang. Resultan

gaya yang dialami lemari lebih besar daripada

gaya yang diberikan oleh masing-masing orang,

sehingga lemari lebih mudah digeser. Jika

lemari tersebut hanya didorong oleh salah satu

orang dengan gaya yang lebih kecil daripada resultan gaya kedua orang tersebut

maka lemari akan lebih sulit digeser. Dengan demikian, semakin besar gaya yang

bekerja pada benda, benda akan bergerak semakin cepat.

Perhatikan gambar 16.5 di samping! Jika kamu

mendorong sebuah meja dengan gaya yang besarnya

sama dengan besar gaya yang digunakan untuk

menggeser lemari maka meja tersebut akan bergeser

lebih cepat. Jadi, dapat kita simpulkan bahwa semakin

kecil massa suatu benda, benda akan lebih cepat

bergerak.

Peristiwa-peristiwa di atas sesuai dengan

hukum

II Newton

yang berbunyi:

Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang

bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar

gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.

Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.

F = m a

. . . (16.2)

Keterangan:

: percepatan benda (m/s

)

: massa benda (kg)

Gambar 16.4

Lemari akan lebih mudah digeser dengan gaya yang lebih

besar

Gambar 16.5

Meja yang massanya

lebih kecil lebih mudah digeser

daripada lemari

Diskusi

Diskusikan dengan kelompokmu tentang peristiwa-peristiwa di sekitarmu yang sesuai

dengan hukum I Newton! Tulis hasil diskusimu dan kumpulkan pada gurumu untuk

didiskusikan bersama!

Hukum II

Newton

(a)

(b)

Dok. Penerbit

192

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Contoh Soal

Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengan percepatan 2 m/s. Berapakah besar gaya

yang diberikan pada benda?

Penyelesaian:

Diketahui:

= 10 kg

= 2 m/s

Ditanyakan:

= . . .?

Jawab:

m ·

= 10 . 2

= 20 N

Jadi, gaya yang bekerja pada benda adalah 20 N.

Ketika kamu duduk di kelas VII, kamu telah mempelajari gerak lurus. Hukum

II Newton juga dapat diterapkan pada gerak lurus, terutama gerak lurus berubah

beraturan (GLBB). Dalam GLBB berlaku persamaan berikut.

. . . (16.3)

+ 2

Untuk lebih memahami penerapan hukum II Newton pada GLBB, simaklah

contoh soal berikut!

Contoh penerapan hukum II Newton adalah pada gerakan di dalam lift. Ketika

kita berada di dalam lift yang sedang bergerak, gaya berat kita akan berubah

sesuai pergerakan lift. Saat lift bergerak ke atas, kita akan merasakan gaya berat

yang lebih besar dibandingkan saat lift dalam keadaan diam. Hal yang sebaliknya

terjadi ketika lift yang kita tumpangi bergerak ke bawah. Saat lift bergerak ke

bawah, kita akan merasakan gaya berat yang lebih kecil daripada saat lift dalam

keadaan diam.

Cara penghitungan matematis dari hukum II Newton dapat kamu simak pada

contoh soal berikut ini.

Contoh soal

Sebuah mobil bermassa 2.000 kg bergerak dengan kelajuan 16 m/s. Jika mobil tersebut

direm dengan gaya 8.000 N, berapakah jarak yang ditempuh mobil mulai direm sampai

berhenti?

Penyelesaian:

Diketahui:

= 2.000 kg

= 16 m/s

= 0 m/s (karena berhenti)

193

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Kerja Mandiri 1

Kerjakan soal berikut dengan tepat!

1. Sebutkan bunyi hukum II Newton!

2. Sebutkan 3 contoh peristiwa sehari-hari yang melibatkan hukum II Newton!

3. Seorang anak mendorong balok yang massanya 5 kg dengan gaya 4,5 N. Berapakah

percepatan balok tersebut?

= -8.000 N

Ditanyakan:

= . . .?

Jawab:

Langkah 1

Menentukan perlambatan mobil, karena mobil mengalami pengereman maka percepatan

bernilai negatif.

-8.000 = 2.000

= -4 m/s

Langkah 2

Menentukan jarak yang ditempuh selama perlambatan.

+ 2

0 = 16

(-4)

0 = 256 – 8

= 256

= 32 m

Jadi, jarak yang ditempuh mobil dari mulai direm hingga berhenti adalah 32 m.

Setelah kamu memahami materi dan contoh soal di atas, coba kerjakan

soal-soal berikut!

Hukum III Newton

Mengapa ketika jari tangan kita menekan meja semakin kuat akan terasa

sakit? Sebenarnya ketika kita menekan meja berarti kita memberikan gaya pada

meja. Tangan kita akan merasa sakit sebab meja akan memberikan gaya yang

besarnya sama dengan gaya tekan tangan kita, tetapi arahnya berlawanan. Jadi,

jika kita perhatikan, gaya bukanlah sesuatu dalam benda tersebut tetapi merupakan

interaksi antara dua benda.

Peristiwa di atas merupakan contoh dari

hukum III Newton

, yang dikenal

sebagai hukum aksi-reaksi, yang bunyinya:

Hukum III

Newton

194

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua

akan memberikan gaya yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

Secara matematis, hukum III Newton dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

aksi

reaksi

. . . (16.4)

Hukum III Newton berlaku pada dua gaya yang merupakan pasangan

aksi-reaksi. Dua gaya dikatakan pasangan aksi-reaksi jika:

1. bekerja pada dua benda yang berbeda,

2. saling berinteraksi,

3. besarnya sama dan berlawanan arah.

Untuk lebih memahami hukum III Newton tentang gaya aksi-reaksi

perhatikan gambar 16.6 di samping! Pada gambar 16.6 gaya-gaya yang

bekerja adalah sebagai berikut.

= gaya yang diberikan tali pada dinding

= gaya yang diberikan dinding pada tali

= gaya yang diberikan bola pada tali

= gaya yang diberikan tali pada bola

= gaya berat bola

dan

serta

dan

adalah pasangan gaya aksi-reaksi. Kedua

pasang gaya tersebut bekerja pada dua benda yang berbeda dan saling

berinteraksi. Besar gaya

dan

adalah sama tetapi arahnya

berlawanan. Demikian pula dengan gaya

dan

Sedangkan gaya

dan

bukan pasangan gaya aksi-reaksi karena

kedua gaya tersebut bekerja pada satu benda yang sama, yaitu tali.

dan

bukan merupakan pasangan aksi-reaksi meskipun kedua gaya

tersebut besarnya sama, berlawanan arah, dan bekerja pada dua benda

yang berbeda, karena kedua gaya tersebut tidak saling berinteraksi.

Jadi, dari kelima gaya tersebut yang merupakan pasangan aksi-reaksi

adalah:

dan

Contoh penerapan hukum III Newton dapat kita jumpai pada peristiwa

merapatnya perahu ke dermaga. Ketika tali perahu telah terikat ke dermaga

namun perahu belum merapat ke dermaga maka nelayan akan menarik

tali perahu. Nelayan tersebut memberikan gaya tarik yang arahnya

menjauhi dermaga, hal ini menyebabkan perahu mendekat ke dermaga.

Perahu dapat mendekat ke dermaga karena adanya gaya reaksi yang

arahnya berlawanan dengan gaya tarik yang diberikan oleh nelayan.

Untuk lebih memahami gaya aksi-reaksi, lakukan praktikum berikut!

Gambar 16.6

Bola digantung

dengan tali pada dinding

Sebaiknya Tahu

Hukum ketiga Newton berlaku

pada roket. Roket mendorong

dan membuang gas ke bawah.

Sesuai hukum III Newton

maka gas mendorong roket ke

atas. Jika dorongan ke atas

melebihi berat pesawat maka

roket akan meluncur ke atas.

Gambar 16.7

Roket menggu-

nakan prinsip hukum III Newton

Rep. www.tms.org

Tips

Jika terdapat pasangan gaya

aksi-reaksi, kita tentukan salah

satu gaya sebagai aksi dan yang

lain sebagai reaksi (boleh

dibolak-balik).

195

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Praktikum 2

Hukum III Newton

A. Tujuan

Mengetahui besarnya gaya aksi dan reaksi dengan menggunakan neraca pegas.

B. Alat dan Bahan

1. Neraca pegas

2 buah

2. Statif dan klem

1 set

C. Langkah Kerja

1. Pasang statif dan klem pada meja kemudian gantungkan kedua pegas secara seri

seperti tampak pada gambar!

2. Tarik neraca pegas kedua dan perhatikan besar skala yang ditunjukkan oleh kedua

neraca!

3. Ulangi langkah 1–2 sebanyak 4 kali dengan besar gaya yang berbeda-beda! Catat

besar gaya yang terbaca pada neraca pegas ke dalam tabel berikut!

Tarikan

Gaya

Neraca I

Neraca II

. . . N

4. Diskusikan kegiatan di atas dengan kelompokmu kemudian buat kesimpulannya!

Sampaikan hasil diskusimu di depan kelas! Beri kesempatan pada kelompok lain

untuk menanggapi hasil diskusimu!

5. Kembalikan semua alat dan bahan ke tempat semula!

Berdasarkan percobaan di atas, diperoleh hasil bahwa jarum pada kedua

neraca pegas menunjukkan angka yang sama. Dengan demikian, terbukti bahwa

aksi

reaksi

Sekarang, coba kamu kerjakan pelatihan berikut!

196

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Rangkuman

1. Hukum I Newton berbunyi:

”Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan

nol maka benda yang mula-mula diam akan tetap diam dan benda yang mula-mula

bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan”.

Secara matematis, hukum

I Newton dapat dituliskan sebagai berikut.

= 0

Contoh penerapan hukum I Newton adalah ketika kita berada dalam bus yang bergerak

kemudian direm mendadak maka tubuh kita akan terdorong ke depan.

2. Hukum II Newton yang berbunyi:

”Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja

pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan

massa benda”.

Secara matematis, hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai berikut.

a =

F = m a

atau

Contoh penerapan hukum II Newton adalah ketika menggeser benda. Misalnya, sebuah

lemari akan lebih mudah digeser atau didorong oleh 2 orang daripada hanya didorong

oleh 1 orang saja.

3. Hukum III Newton bunyinya:

”Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua

maka benda kedua akan memberikan gaya balasan yang besarnya sama tetapi arahnya

berlawanan”.

Secara matematis, hukum III Newton dirumuskan:

aksi

reaksi

Contoh penerapan hukum III Newton adalah ketika kita menekan benda. Misalnya, kita

menekan meja. Semakin keras kita menekan meja, tangan kita akan semakin sakit. Hal

ini dikarenakan meja memberikan gaya dorong yang besarnya sama dengan gaya tekan

yang kita berikan.

Kerja Mandiri 2

Kerjakan soal berikut dengan tepat!

Sebuah mangkuk plastik diletakkan di atas buku. Kedua benda tersebut diletakkan di atas

meja. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut kemudian sebut dan

jelaskan gaya-gaya mana sajakah yang merupakan pasangan aksi-reaksi! Kumpulkan

tugasmu pada guru untuk kemudian didiskusikan bersama teman-teman sekelas!

197

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Soal-soal Uji Kompetensi

Ayo, berilah tanda silang pada jawaban

yang paling tepat!

1. Hukum I Newton dikenal sebagai hukum

. . . .

a. kekekalan

b. kelembaman

c. aksi-reaksi

d. keseimbangan

2. Benda akan cenderung tetap diam atau

bergerak jika resultan gaya yang bekerja

pada benda sama dengan . . . .

a. nol

b. 1

c. 2

d. 3

3. Jika kita berada di dalam bus yang se-

dang berjalan, tiba-tiba direm maka

badan kita akan terdorong . . . .

a. ke samping

b. ke bawah

c. ke depan

d. ke belakang

4. Hukum I Newton dirumuskan . . . .

m ·

= 0

5. Sebuah mobil bergerak dengan

percepatan 4 m/s

. Jika massa mobil

1.500 kg, besar gaya yang bekerja pada

mobil adalah . . . .

a. 375 N

b. 750 N

c. 1.500 N

d. 6.000 N

6. Sebuah balok bermassa 2 kg didorong

dengan gaya 2,5 newton. Besar perce-

patan balok adalah . . . .

a. 1 m/s

b. 1,25 m/s

c. 1,5 m/s

d. 2 m/s

7. Seorang anak melempar bola dengan

gaya 3 N sehingga bola bergerak dengan

percepatan 3 m/s

. Massa bola yang

dilempar adalah . . . .

a. 1 kg

b. 2 kg

c. 3 kg

d. 4 kg

8. Hukum III Newton dikenal dengan hukum

. . . .

a. kelembaman

b. aksi-reaksi

c. kesetimbangan

d. Pascal

9. Berikut ini yang

bukan

merupakan syarat

aksi-reaksi adalah . . . .

a. besarnya gaya sama

b. arah gaya berlawanan

c. gayanya searah

d. terjadi pada dua benda

10. Gambar di bawah ini yang merupakan

gaya aksi reaksi adalah . . . .

dan

198

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Hukum-Hukum Newton

Jawablah pertanyaan berikut dengan

benar!

1. Sebutkan bunyi hukum I Newton!

2. Jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi

percepatan suatu benda sesuai hukum II

Newton!

3. Sebuah benda bermassa 100 gram

ditarik dengan gaya 20 newton. Bera-

pakah besar percepatan benda yang

bergerak?

4. Sebutkan bunyi hukum III Newton!

5. Gambar dan jelaskan gaya aksi-reaksi

yang terjadi ketika tangan kita mendorong

tembok!

IPA · Bab 16 Hukum-hukum Newton

Daftar Isi

Halaman