HUKUM-HUKUM NEWTON

Bab

XVII

Tujuan Pembelajaran

Kamu dapat menerapkan hukum Newton untuk menjelaskan berbagai peristiwa dalam

kehidupan sehari-hari.

Kata Kunci

q

Hukum I Newton

q

Hukum II Newton

q

Gaya Aksi

q

Hukum III Newton

q

Kelembaman

q

Gaya Reaksi

Peta Konsep

rumus

rumus

setiap benda

memiliki

- Orang terdorong ke belakang saat

melempar sesuatu.

- Telapak kakimu mendorong lantai

ke belakang

(

aksi

)

, lantai mendo-

rong kamu ke depan

(

reaksi

).

terdiri atas

Hukum Newton

rumus

percepatan

bergantung pada

Hukum I Newton

Hukum III Newton

Hukum II Newton

0

F

Σ=

F

aksi

= -F

reaksi

contoh

F

a

m

Σ

=

Kelembaman

- Massa benda

(

m

)

- Besarnya gaya

(

F

Σ

)

238

Ilmu Pengetahuan Alam (Terpadu) SMP dan MTs Kelas VIII

n

Kegiatan

Sir Isaac Newton adalah orang pertama yang

merumuskan adanya gerak dan gaya gravitasi. Ada

tiga Hukum Newton yang sangat terkenal berkaitan

dengan gerak, yaitu Hukum I Newton, Hukum II

Newton, dan Hukum III Newton.

A. Hukum I Newton

Peristiwa kelembaman banyak dijumpai dalam

kehidupan sehari-hari. Misalkan, kamu sedang

diboncengkan temanmu, kemudian sepeda motor

tiba-tiba bergerak, maka tubuh kamu terdorong ke

belakang. Hal ini

disebabkan tubuh kita cenderung

mempertahankan keadaannya semula, yaitu diam.

Sebuah benda yang ringan memiliki kelembaman

yang lebih kecil daripada benda yang berat. Hal

ini sesuai dengan Hukum I Newton berbunyi,

“

Apabila resultan gaya yang bekerja pada suatu

benda sama dengan nol atau tidak ada gaya yang

bekerja pada benda, maka untuk benda yang

bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap

pada lintasan yang lurus, dan untuk benda diam

selamanya akan terus diam

.” Sifat benda yang

mempertahankan keadaan diam atau keadaan ber-

geraknya disebut inersia atau kelembaman. Oleh karena itu, Hukum I Newton dikenal

dengan sebutan hukum kelembaman.

Secara matematis hukum Newton dinyatakan sebagai berikut.

F=0

∑

Rumus ini berlaku untuk benda diam atau benda bergerak dengan kecepatan

tetap.

Untuk lebih memahami tentang kelembaman, lakukan kegiatan berikut!

Sifat Kelembaman

A. Tujuan

Kamu dapat memahami kelembaman suatu benda.

B. Alat dan Bahan

Kertas halus, uang logam, dan meja yang permukaannya halus.

Gambar 17.1

Tahukah kamu,

untuk mempertahankan keseim-

bangannya, pemain akrobat ini

berusaha agar titik pusat beratnya

berada tepat di atas titik tumpunya

(as roda).

Sumber

: Gaya dan Gerakan.

as roda

n

Hukum-Hukum Newton

239

Tokoh

Soal Kompetensi

C. Langkah Kerja

1. Letakkan sepotong kertas halus di atas meja!

2. Letakkan mata uang logam di atas kertas halus,

seperti terlihat pada gambar di samping!

3. Tariklah kertas dengan gerakan perlahan dan

secepat mungkin!

4. Apa yang terjadi?

Berdasarkan kegiatan di atas, pada saat kamu menarik kertas halus secara

perlahan ternyata uang logam ikut tertarik dan jatuh. Namun, jika kamu meng-

hentakkan kertas halus dengan jarimu secepat mungkin, maka kertas halus akan

meluncur di bawah uang logam. Hal ini disebabkan karena mata uang logam memiliki

kelembaman diam sehingga membuat mata uang logam tersebut mempertahankan

posisinya.

1. Diketahui planet beredar mengelilingi orbitnya dengan kecepatan yang

tetap. Pada peristiwa ini, apakah berlaku Hukum I Newton?

2. Tulislah Hukum I Newton dengan kata-katamu sendiri!

Isaac Newton

Sir Isaac Newton menemukan hukum gravitasi, hukum

gerak, kalkulus, teleskop pantul, dan spektrum. Newton lahir

di kota Woolsthorpe pada tahun 1643. Beberapa bulan

sebelum ia lahir, ayahnya meninggal.

Pada suatu hari, Newton berjalan-jalan di kebun sambil

berpikir mengapa bulan bergerak mengelilingi bumi. Kemu-

dian ia beristirahat di bawah pohon apel. Tak lama berselang ia melihat

buah apel jatuh dari pohonnya. Newton sadar bahwa ada gaya yang menarik

buah apel tersebut, dan gaya itu jugalah yang menarik bulan sehingga tetap

dalam orbitnya. Hukum gravitasi universal pun terungkap, “Besarnya gaya

gravitasi antara dua massa berbanding lurus dengan hasil kali kedua massa

dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara pusat-pusat kedua massa

itu”.

Newton dengan jelas mendefinisikan sifat massa, berat, gaya, inersia,

dan percepatan. Newton meninggal di London pada tahun 1727. Ia

dimakamkan di Westminster Abbey, di sebelah pemimpin-pemimpin besar

Inggris.

Sumber :

Jendela Iptek

Gaya dan Gerak.

Sumber :

Foto Haryana.

240

Ilmu Pengetahuan Alam (Terpadu) SMP dan MTs Kelas VIII

n

Contoh

B. Hukum II Newton

Hukum II Newton berkaitan dengan resultan gaya yang tidak sama dengan nol.

Misalnya, ketika kamu mendorong meja hingga bergerak. Mula-mula meja diam,

karena tidak ada gaya yang bekerja. Setelah didorong atau diberi gaya, barulah

meja bergerak.

Sebenarnya, selain gaya dorong yang kamu lakukan, pada meja juga terjadi

gaya lain, seperti gaya gesekan dari lantai atau dari angin. Jadi, pada prinsipnya

gaya yang bekerja pada meja bukanlah gaya tunggal, tetapi gabungan dari berbagai

gaya yang dinamakan

resultan gaya

. Resultan gaya inilah yang menghasilkan

percepatan benda.

Jadi, terdapat hubungan antara resultan gaya dengan percepatan. Newton

merumuskan hal ini dalam hukum keduanya, yaitu percepatan yang dihasilkan oleh

resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dan searah dengan resultan

gaya tapi berbanding terbalik dengan massa bendanya.

a =

F

m

Σ

Keterangan:

Σ

F

: gaya (N)

m

: massa (kg)

a

: percepatan (m/s

2

)

Sebuah benda yang memiliki massa 3 kg dikenai gaya sebesar 6 N. Tentukan

percepatan benda tersebut!!

Diketahui :

Σ

F

= 6 N

m

= 2 kg

Ditanyakan :

a

= ... ?

Jawab :

a

=

F

m

Σ

=

6

2

= 3 m/s

2

C. Hukum III Newton

Pada saat kamu berjalan, otot-otot bekerja berpasangan untuk menggerakkan

kaki. Setiap kamu melangkah ke depan, kakimu menekan tanah ke belakang. Saat

menjejak, tanah memberikan gaya yang sama besarnya pada kakimu. Namun, hal

ini tidak berlaku apabila tempat yang kamu injak licin, kamu akan tergelincir ke

belakang dan kehilangan keseimbangan.

n

Hukum-Hukum Newton

241

Rangkuman

Gaya yang digunakan untuk menggerakkan kakimu adalah gaya aksi, sedangkan

gaya yang diberikan oleh tanah adalah gaya reaksi. Berdasarkan fenomena di atas,

Newton merumuskan hukum ketiganya, yaitu jika benda pertama mengerjakan gaya

terhadap benda kedua, maka benda kedua akan mengerjakan gaya terhadap benda

pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan. Pasangan kedua gaya

ini sering dikenal dengan gaya aksi–reaksi.

F

1

= -

F

2

Keterangan:

F

1

: gaya aksi

F

2

: gaya reaksi

Tanda negatif menunjukkan kedua gaya berlawanan.

Mungkin kamu sukar untuk mengerti ten-

tang gaya aksi dan reaksi karena kamu tidak

merasakan kedua gaya ini saat kamu bergerak.

Saat berjalan, kamu tidak benar-benar sadar

bahwa tanah mendorongmu. Namun, kamu

dapat merasakan bagaimana gaya aksi dan

reaksi bekerja jika kamu dapat bergerak

dengan mudah. Pakailah sepatu roda dan lem-

parkan sebuah bola yang berat ke depan! Pada

saat melempar bola ke depan, kamu akan me-

luncur ke belakang.

1. Hukum I Newton berbunyi “Setiap benda cenderung mempertahankan

keadaannya, yaitu tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan.”

2. Hukum II Newton berbunyi “Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya

yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan

berbanding terbalik dengan massa benda.”

3. Hukum III Newton berbunyi “Jika benda pertama mengerjakan gaya

terhadap benda kedua, maka benda kedua akan mengerjakan gaya

terhadap benda pertama yang besarnya sama, tetapi arahnya berla-

wanan.”

Gambar 17.2

Pada saat kita men-

dayung air ke belakang (aksi), air

mendorong kita ke depan (reaksi).

Sumber :

CD Clipart.

242

Ilmu Pengetahuan Alam (Terpadu) SMP dan MTs Kelas VIII

n

In Tips

Sumber :

CD Clipart.

Gerak Penari Balet

Pada bulan April 1999 diadakan pertemuan fisika

terbesar abad 20 bertempat di World Conggress Building,

Atlanta, AS. Dalam pertemuan itu digelar ratusan tema-tema

seminar. Tema seminar yang menjadi pusat perhatian banyak

pengunjung adalah

Physics of Dance

. Dalam seminar ini

membahas penerapan hukum fisika pada gerakan balet yang

menghasilkan sesuatu yang berguna, mengejutkan, dan men-

dorong orang lebih menghargai balet.

Sebagian besar gerakan tarian balet menerapkan hu-

kum kelembaman. Gerakan-gerakan ini, antara lain, diam

seimbang, bergerak, melompat, dan berputar. Untuk lebih

memperjelas penerapan hukum kelembaman pada gerakan balet, pada se-

minar itu didatangkan seorang balerina yang memeragakan tarian balet.

Diam Seimbang.

Seorang balerina memulai tariannya dengan berjinjit

seimbang di atas satu kaki, kaki yang lain terangkat ke belakang, dan tangan

terangkat ke atas. Menurut hukum keseimbangan, posisi berdiri di atas daerah

kecil bisa tercapai jika pusat berat balerina tepat di atas titik tumpunya.

Tetapi ketika posisi pusat berat balerina menyimpang dari posisi seimbang,

maka gaya gravitasi akan membuat balerina terpelanting/jatuh dalam waktu

yang relatif singkat.

Bergerak.

Ketika balerina bergerak maju, yang ia lakukan adalah menekan

lantai dengan kakinya ke arah belakang. Saat mendapat tekanan, lantai bereaksi

dan mendorong kaki balerina dengan gaya yang sama besar ke arah depan

sehingga balerina bergerak maju. Makin keras kaki balerina menekan lantai,

makin cepat balerina bergerak maju. Konsep ini juga kita gunakan pada waktu

berjalan dan berenang.

Ketika penari sedang bergerak ke depan, bisakah ia membelok atau

bergerak melingkar? Menurut Newton, benda yang bergerak lurus akan

membelok jika ada gaya ke samping. Seorang balerina mengetahui cara

memperoleh gaya ke samping. Ketika balerina akan membelok ke kanan,

kakinya akan menekan lantai ke kiri. Lantai akan memberikan reaksi dan

menekan balerina ke kanan sehingga lintasannya berbelok ke kanan.

Melompat.

Untuk melakukan gerakan melompat, balerina menekan

kakinya pada lantai secara vertikal. Dengan memberikan tekanan pada

lantai, lantai memberikan reaksi dengan mendorong kaki balerina ke atas.

Jika ingin mendapatkan lompatan yang lebih tinggi, maka pada saat

melompat lututnya ditekuk. Tekukan lutut bertindak seperti pegas yang

tertekan, siap melontarkan benda yang menekannya.

Berputar.

Untuk melakukan gerakan berputar, balerina menggerakkan

ujung sepatu depan dan belakang ke samping berlawanan. Lantai akan mem-

berikan reaksi dengan memberikan gaya yang berlawanan pada kedua ujung

n

Hukum-Hukum Newton

243

Ilmuwan Kecil

sepatu. Ketika sudah berputar, balerina dapat mengatur kecepatan putarnya

dengan mengatur besar momen kelembamannya. Momen kelembaman meru-

pakan kecenderungan benda untuk mempertahankan posisinya untuk tidak

ikut berputar.

Mengasyikkan bukan? Ternyata balet yang kata orang lebih banyak

menggunakan perasaan dapat dianalisis secara fisika. Nah, alangkah

indahnya jika ada fisikawan Indonesia yang mau meneliti tari jaipong, tari

bali, atau tari daerah yang lain. Siapa tahu hasilnya dapat membuat

masyarakat lokal mapun internasional lebih menghargai budaya kita.

(Dikutip seperlunya dari

Fisika untuk Semua,

Yohanes Surya, 2004)

Carilah sebuah artikel di surat kabar, tabloid, atau majalah yang di dalamnya

terdapat salah satu atau lebih konsep Hukum Newton (baik Hukum Newton

I, II, dan III)! Tulislah sebuah komentar atas artikel yang kalian pilih! Kumpulkan

tulisan komentarmu, sertakan juga fotokopi artikelnya di meja gurumu!

A.Pilihlah jawaban yang benar dengan menuliskan huruf a, b, c, atau d

di buku tugasmu!

1. Sifat benda yang melawan perubahan gerak ialah ….

a. gesekan

c. g

ravitasi

b. inersia

d.

berat

2. Hukum gerak Newton dapat menjelaskan semua aspek tentang ….

a. kehidupan manusia

c. gerak penari

b. gerak benda

d. kehidupan tumbuhan

3. Peristiwa yang berhubungan dengan Hukum I Newton berikut adalah ….

a. ketika mobil digas, badan kita terdorong ke belakang

b. penerjun payung bergerak ke bawah

c. sebuah mobil direm sehingga menjadi berhenti

d. berat astronot di bulan lebih kecil daripada beratnya di bumi

4. Hukum II Newton menyatakan bahwa gaya sama dengan massa kali ….

a. kecepatan

c. percepatan

b. berat

d.

inersia

5. Sehelai bulu burung jatuh bebas dari pohon. Jika massanya 0,5 g dan

gaya gesekan udara yang menahan bulu burung tersebut 4 × 10

-3

N, maka

percepatan jatuhnya bulu burung tersebut adalah …. (

g

= 10 m/s)

a. 2 m/s

c. 5 m/s

b. 4 m/s

d. 10 m/s

Pelatihan

244

Ilmu Pengetahuan Alam (Terpadu) SMP dan MTs Kelas VIII

n

6. Perhatikan gambar di bawah

ini! Resultan dan arah gaya di

atas adalah ….

a. 25 N ke kanan

c. 5 N ke kiri

b. 10 N ke kanan

d. 10 N ke kiri

7. Besar percepatan yang dialami benda pada

gambar di samping adalah ….

a. 2,0 m/s

b. 1,2 m/s

c. 2,4 m/s

d. 0,5 m/s

8. Perhatikan gambar di samping! Benda dalam keadaan seimbang apabila

memenuhi ….

a.

F

3

=

F

2

–

F

1

c.

F

1

=

F

2

+

F

3

b.

F

1

=

F

2

–

F

3

d.

F

2

=

F

3

–

F

1

9. Gaya yang dapat menimbulkan percepatan 1 m/s pada massa 1 kg disebut …

a. 1 dyne

c. 1 kgf

b. 1 newton

d. 1 gf

10. Peristiwa yang bukan menunjukkan inersia ialah ….

a. pada saat kamu menekan dinding, dinding akan balik menekanmu

b. sopir kendaraan akan terlempar ke depan pada saat terjadi tabrakan

c. penumpang bus terdorong ke belakang pada saat bus mulai bergerak

d. penumpang mobil terdorong ke belakang pada saat mobil direm

B.Kerjakan soal-soal berikut dengan benar!

1. Bagaimana ketiga Hukum Newton dapat menjelaskan semua aspek tentang

gerak suatu benda?

2. Sebuah balok es terletak di atas lantai licin. Saat ditarik dengan gaya

p

,

balok es mengalami percepatan 6 m/s. Tentukan percepatan balok es jika

ditarik dengan gaya 2

p

!

3. Benarkah jika dikatakan bahwa aksi dan reaksi membentuk keseimbangan

karena aksi dan reaksi sama besar dan berlawanan arah?

4. Kamu melempar sebuah bola tenis ke tembok. Manakah yang memperoleh

percepatan lebih besar?

5. Sebuah lokomotif yang bermassa 8.000 kg mampu menarik gerbong yang

bermassa 40.000 kg dengan percepatan tetap 1,20 m/s. Jika lokomotif

tersebut digunakan untuk menarik gerbong yang bermassa 16.000 kg, maka

berapakah percepatan yang dihasilkan?

R

F

2

= 10 N

F

1

= 5 N

F

3

= 10 N

F

4

= 15 N

10 N

4 N

5 Kg

Refleksi

Pelajarilah kembali materi dalam bab ini! Analisalah olah raga yang

kamu senangi dengan menggunakan hukum-hukum Newton! Tulis di lembar

tersendiri dan kumpulkan di meja guru!