Penerapan hukum i newton dalam kehidupan sehari-hari, adalah

Hukum Newton: Apa dan Bagaimana dalam Kehidupan Sehari-Hari

Jutaan siswa sudah menemukan minat, bakat dan kampus bersama Aku Pintar. Sekarang Giliran kamu sobat!

Ilmu fisika merupakan salah satu ilmu yang sangat erat kaitannya dengan kehidupan manusia. Pasalnya, dengan penerapan ilmu fisika semua pekerjaan atau aktivitas yang dilakukan manusia akan menjadi lebih ringan. Salah satunya adalah dengan penerapan hukum Newton dalam kehidupan sehari-hari.

Hukum Newton ditemukan oleh seorang filsuf matematika dan fisika yang bernama Isaac Newton. Hukum Newton membahas tentang gerak benda yang terbagi menjadi tiga yaitu Hukum Newton I (suatu benda akan tetap bergerak lurus beraturan jika resultan gaya yang bekerja pada benda itu sama dengan nol), hukum Newton II (percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalkik dengan massa benda), dan hukum Newton III (apabila sebuah benda mengerjakan gaya (aksi) kepada benda lain, maka benda kedua akan mengerjakan/ reaksi pada benda pertama yang besarnya sama dan arahnya berlawanan).

(Baca juga: Mengenal Konsep Hukum Newton Sebagai Dasar Mekanika Klasik)

Adapun contoh penerapan hukum Newton dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya benda-benda yang dihubungkan pada katrol, gerak benda yang terdapat pada bidang miring, dan gaya benda yang berada di dalam lift.

Benda yang Dihubungkan dengan Katrol

Gaya yang bekerja pada katro jika searah dengan gerak benda bernilai positif dan jika gaya berlawanan dengan gerak benda bernilai negative. Percepatan yang terjadi pada benda-benda yang dihubungkan oleh tali melalui katrol licin dapat dirumuskan sebagai berikut :

Gerak Benda yang Terdapat Pada Bidang Miring

Untuk memudahkan pekerjaan baik itu memindahkan benda dari atas maupun sebaliknya, dapat menggunakan penerapan hukum Newton dengan memanfaatkan bidang miring. Ketika sebuah benda dipindahkan dengan menggunakan bidang miring yang kasar maka gaya yang bekerja terjadi pada sumbu X dan sumbu Y.

Adapun gaya suatu benda yang terjadi pada bidang yang kasar bisa dirumuskan sebagai berikut:

F = ma

mg sinɵ – fk = ma

dengan fk = µkN.fk adalah gaya gesek kinetic, dan µk adalah koefisien gesekan kinetik.

Sedangkan untuk gaya suatu benda yang terjadi pada bidang yang licin dapat dirumuskan sebagai berikut:

F = ma

Mg sinɵ = ma

Benda di Dalam Lift

Untuk setiap benda yang berada di dalam lift, berat semu benda terjadi ketika lift dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap, berat semu juga terjadi ketika lift bergerak ke atas dan bergerak ke bawah. Adapun untuk gaya tekan suatu benda yang terjadi di dalam lift ini terbagi menjadi 3 dan dapat dirumuskan sebagai berikut :

• Bidang bergerak ke atas dengan kecepatan tetap, N = w = m x g
• Bidang bergerak ke atas dengan percepatan a, N = mg + ma
• Bidang bergerak ke bawah dengan percepatan a, N = mg – ma

Gaya Kontak Antara Dua Benda

Gaya kontak antara dua benda terjadi karena adanya aksi rekasi antara dua benda, sehingga F12 = F21. Percepatan yang dihasilkan dari kontak antara dua benda tersebut sebagai berikut :

Contoh Soal Penerapan Hukum Newton

Seseorang bermassa 50 kg berdiri di dalam sebuah lift yang sedang bergerak ke atas dengan percepatan 5 ms-2. Jika percepatan gravitasi bumi g = 10 ms-2, berapakah gaya tekan kaki orang tersebut saat berada di dalam lift?

Pembahasan :

Fy = ma

N – W = ma

N = m(a+g)

N = 50 kg (5 ms-2 + 10 ms-2)

N = 750 N

Kajian tentang gerak benda merupakan bagian penting dari penggambaran alam semesta. Sejak zaman dahulu manusia berusaha menyingkap rahasia tentang gerak benda. Mulai dari masa Aristoteles sampai masa Galileo dan Newton, pemahaman tentang gerak mengalami perkembangan yang signifikan.

Tentunya kalian semua telah mengetahui bahwa sesuatu yang menyebabkan benda bergerak yaitu gaya. Gaya dapat mempercepat atau memperlambat kelajuan gerak benda. Gaya juga dapat mengubah arah gerak benda. Dalam fisika, gaya dan gerak benda dipelajari dalam cabang ilmu mekanika yang disebut dengan dinamika.

Berbicara mengenai dinamika, tentunya tidak terlepas dari Hukum Newton, dari hukum yang pertama sampai yang ketiga. Semuanya membahas tentang gerak benda serta penyebab mengapa benda tersebut dapat bergerak. Nah, pada kesempatan kali ini, penulis akan menyajikan beberapa contoh penerapan atau aplikasi Hukum-Hukum Newton dalam Kehidupan sehari-hari. Silahkan disimak baik-baik.

Contoh Penerapan Hukum 1 Newton

Hukum I Newton menyatakan jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan terus bergerak lurus beraturan (GLB). Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Newton 1 dalam kehidupan sehari-hari.

1| Gambar (a): Menggambarkan seseorang sedang menarik seekor kambing dalam keadaan diam. Gambar (b):Menggambarkan seseorang sedang menarik seekor kerbau dalam keadaan diam.

Tentunya orang tersebut lebih mudah menggerakkan seekor kambing yang diam dibanding menggerakkan seekor kerbau yang diam. Sebab massa kambing lebih kecil dibanding massa kerbau, sehingga sifat kelembaman kambing lebih kecil dibanding sifat kelembaman kerbau.

2| Ketika kalian sedang naik mobil atau kendaraan lainnya. Jika mobil semula diam, kemudian secara tiba-tiba bergerak, kalian akan terdorong ke belakang. Jika semula mobil melaju kencang kemudian direm mendadak, kalian akan terdorong ke depan. Kejadian ini terjadi karena kalian berusaha mempertahankan keadaan semula.

3| Taplak di atas meja kemudian diatasnya terdapat vas bunga atau piring. Taplak ditarik secara cepat maka vas bunga atau piring tetap dalam keadaan diam.

4| Misalnya ada gelas di atas meja. Gelas tersebut tidak jatuh atau bergerak. Gelasnya tetap dia karena tidak ada luar yang mengenai gelas itu.

5| Dua badak bermassa sama saling dorong, keduanya tidak ada yang bergeser posisinya.

6| Bola yang menggelinding di atas es licin akan terus menggelinding dengan kecepatan tetap karena tidak dikenai gaya luar atau dengan kata lain resultan gayanya sama dengan nol (0).

7| Pemain ice skating meluncur tanpa mengeluarkan tenaga maka tidak ada gaya yang dikeluarkan oleh pemain ice skating tersebut. Pemain tetap dapat meluncur dengan kecepatan tetap karena lapangan ice skating sangat licin sehingga gaya gesek antara sepatu pemain ice skating dan lapangan sangat kecil dan dapat diabaikan.

8| Benda diam yang ditaruh di atas meja tidak akan jatuh kecuali ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut.

9| Ayunan bandul sederhana (gerak harmonik sederhana).

10| Pemakaian roda gila pada mesin mobil.

11| Membangun jembatan kereta, jalan layang, terowongan, bendungan, jembatan kabel bentang panjang, viaduct, menara transmisi, gedung bertingkat, konstruksi kabel, stabilitas lereng, daya dukung fondasi bangunan, analisis getaran lantai jembatan, perilaku bangunan tinggi dalam merespon gempa/angin, perencanaan kapasitas balok dan kolom beton, kapasitas leleh struktur baja dan lain-lain, semua itu rumus utamanya cuma satu, “jumlah gaya (momen gaya) harus sama dengan nol”.

Contoh Penerapan Hukum 2 Newton

Hukum II Newton menyatakan bahwa jika satu gaya atau lebih bekerja pada suatu benda, maka percepatan yang dihasilkan berbanding lurus dan searah dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Newton 2 dalam kehidupan sehari-hari.

1| Bus yang melaju di jalan raya akan mendapatkan percepatan yang sebanding dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa bus tersebut.

2| Pada sistem kerja lift juga terdapat gaya, untuk lift yang diam atau bergerak dengan kecepatan tetap maka gaya normal (N) akan sama dengan gaya tarik bumi (w = mg). Sedangkan untuk lift yang sedang bergerak dipercepat/diperlambat, maka gaya tekan akan sama dengan gaya normal tetapi tidak sama dengan gaya tarik bumi.

3| Pada permainan kelereng, kelereng yang kecil saat dimainkan akan lebih cepat menggelinding, sedangkan kelereng yang lebih besar relatif lebih lama (percepatan berbanding terbalik dengan massanya).

4| Benda massanya kecil diberi gaya yang sama dengan benda yang massanya besar akan mengalami percepatan yang lebih besar dibandingkan benda yang massanya besar karena percepatan berbanding lurus dengan resultan gaya.

5| Ketika memindahkan benda ke posisi yang lebih tinggi menggunakan bidang miring juga merupakan salah satu contoh aplikasi hukum II Newton.

6| Gaya yang kita berikan ketika sedang menarik gerobak yang penuh dengan muatan tentunya lebih besar daripada gerobak kosong.

7| Ketika kita sedang menimba air di sumur menggunakan katrol. Pada kegiatan ini akan timbul gaya akibat menarik tali yang dihubungkan ember berisi air melalui sebuah katrol. Sistem pengambilan air dari sumur ini biasanya dipakai di daerah pedesaan.

8| Badak besar mendorong badak yang berukuran lebih kecil sehingga badak kecil akan terpental.

9| Mobil truck yang membawa barang muatan sedikit maka bisa mendapatkan percepatan yang lebih besar, daripada mobil truck yang membawa muatan sangat banyak.

10| Orang yang mendorong gerobak bakso dengan kekuatan (gaya) tertentu dan gerobak tersebut akan berjalan dengan percepatan tertentu pula.

11| Mobil yang sedang bergerak dengan massa mobil 1 ton kemudian bergerak dengan percepatan 1 m/s2.

12| Ketika kita mendorong meja bermassa kecil dan meja bermassa besar, percepatannya lebih besar pada meja bermassa kecil sehingga lebih cepat sampai tujuan.

13| Orang dewasa dengan gaya besar mendorong satu meja menghasilkan percepatan lebih besar daripada anak kecil yang gaya dorongnya lebih kecil.

14| Saat kita memindahkan kotak yang ringan akan lebih cepat sampai daripada memindahkan almari yang berat jika kita menggunakan gaya dorong yang sama.

15| Kereta yang ditarik 4 ekor kuda lebih cepat daripada yang ditarik 1 ekor kuda saja.

16| Buah yang jatuh dari pohonnya, ketika semakin mendekati tanah, maka kecepatannya akan semakin besar.

17| Bola yang ditendang orang dewasa akan lebih jauh dibandingkan jika ditendang oleh anak kecil.

18| Bersepeda di jalan yang menurun akan lebih cepat daripada di jalan yang mendatar atau tanjakan.

Hukum III Newton menyatakan bahwa jika suatu gaya (aksi) diberikan pada suatu benda , maka benda tersebut akan memberikan gaya (reaksi) yang sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang diberikan. Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan Hukum Newton 3 dalam kehidupan sehari-hari.

1| Ketika kita menginjakkan kaki ke tanah, berarti kita memberikan sebuah gaya dorong terhadap tanah tersebut. Gaya yang kaki kita berikan kepada tanah ini merupakan gaya aksi. Kemudian sebagai respon dari gaya aksi yang kita berikan, maka tanah memberikan gaya dorong ke kaki kita yang membuat kaki bisa terangkat. Gaya dorong yang diberikan tanah ini adalah gaya reaksi. Proses ini berlangsung secara terus menerus sehingga membuat kita dapat berjalan di atas tanah.

2| Pada peristiwa peluncuran roket, gas panas yang dipancarkan dari pembakaran dan pancaran ini menyebabkan timbulnya gaya reaksi pada roket yaitu gaya yang mengangkat serta mempercepat roket meluncur. Kejadian ini merupakan gambaran hukum ketiga Newton.

3| Pada saat telapak tangan kita mendorong ujung meja. Bentuk telapak tangan kita menjadi berubah, hal ini membuktikan bahwa terdapat gaya aksi-reaksi pada meja dan tangan. Dorongan tangan kita memberikan gaya aksi kepada meja yang menyebabkan meja bergerak, sedangkan meja memberikan gaya reaksi pada telapak tangan kita yang menyebabkan telapak tangan berubah bentuk teksturnya.

4| Pendayung yang menggerakkan kapal atau perahu juga memanfaatkan Hukum III Newton. Pada waktu mengayunkan dayung, pendayung mendorong air ke belakang. Gaya ke belakang pada air itu menghasilkan gaya yang sama tetapi berlawanan. Gaya ini menggerakkan perahu ke depan. Ada keuntungan tambahan yang diperoleh karena dayung itu merupakan pengungkit; tarikan pendek oleh pendayung menghasilkan gerak yang lebih panjang pada ujung lain dayung tersebut.

5| Pernahkah kalian meniup balon dan kemudian melepaskannya tanpa mengikat mulutnya? Ketika kalian meniup balok dan melepaskan tanpa mengikat mulutnya, balon tersebut akan melesat terbang. Pada saat balon melesat, udara di dalam balon keluar dan mendorong udara di luar balon. Akibat dorongan udara dari dalam balon (gaya aksi), udara di luar balon memberikan dorongan ke balon (gaya reaksi). Dorongan yang diberikan udara di luar balon berlawanan dengan dorongan udara dari dalam balon. Akibat dari dorongan udara di luar balon ini, balon dapat melesat terbang.

6| Dalam mengangkat beban, atlet angkat besi juga menerapkan hukum III Newton. Gaya yang dikeluarkan atlet untuk mengangkat beban ke atas menyebabkan timbulnya gaya ke bawah. Gaya ke bawah tersebut diteruskan ke lantai melalui tubuh atlet. Lantai yang mendapatkan gaya tekan, membalas dengan menekan ke atas dengan gaya yang besarnya sama. Seandainya lantai memberikan gaya ke atas lebih kecil daripada gaya yang diterimanya, maka si atlet akan terperosok melalui lantai tersebut. Jika lantai memberikan gaya yang lebih besar daripada gaya yang diterimanya, maka atlet tersebut akan terangkat ke udara.

7| Pernahkah kalian memperhatikan tank yang sedang menembak? Pada saat menembakkan peluru, tank mendorong peluru ke depan (aksi). Sebagai reaksi, peluru mendorong tank ke belakang sehingga tank terdorong ke belakang. Gaya aksi-reaksi inilah yang menyebabkan tank terlihat tersentak ke belakang sesaat setelah memuntahkan peluru.

8| Ketika seorang anak sedang menarik seutas tali yang diikatkan pada sebatang pohon besar. Pada kejadian ini, ada dua gaya yang berlawanan, yaitu gaya tarik oleh anak terhadap pohon yang disebut gaya aksi, sedangkan pohon mempertahankan anak dengan gaya yang sama disebut gaya reaksi. Semakin besar gaya aksi yang dikenakan terhadap pohon, semakin besar gaya reaksi yang diberikan pohon.

9| Gaya aksi reaksi juga bekerja pada sebuah buku yang diletakkan di atas meja. Buku ditarik Bumi (w) vertikal ke bawah, yang besarnya seberat buku. Meja memberikan gaya dorong (N) kepada buku yang sama besar dengang gaya gravitasi Bumi (w) sehingga jumlah kedua gaya yang bekerja pada buku sama dengan nol. Agar tidak salah persepsi, kedua gaya tersebut bukan pasangan aksi-reaksi karena tidak bekerja pada benda yang berbeda. Pada gambar di buku di atas meja di atas, buku menekan meja sehingga memberikan gaya aksi (F) yang arahnya ke bawah. Sebagai reaksinya, meja menekan buku yang arahnya ke atas sehingga memberikan gaya reaksi (F’). Kedua gaya ini besarnya sama dan berlawanan arah, serta bekerja pada dua benda yang berbeda. Oleh karena itu, pasangan gaya ini merupakan pasangan aksi reaksi F = -F’.

10| Mesin turbo pesawat memberikan gaya aksi melalui gas buang ke bagian belakang. Sebaliknya, semburan gas buang pesawat menghasilkan gaya reaksi yang menyebabkan pesawat terdorong ke depan karena massa gas buang sangat kecil. Gas tersebut menyembur ke belakang dengan kecepatan tinggi. Gaya aksi dari mesin turbo pesawat sama besarnya dengan gaya reaksi dari semburan gas, tetapi arahnya berlawanan.

11| Pada saat kita memukul paku pada kayu menggunakan martil/palu juga timbul gaya aksi reaksi. Palu yang kita pukulkan pada paku memberikan gaya aksi pada paku sehingga paku dapat menancap pada kayu. Sebaliknya, kayu memberikan gaya reaksi lewat paku menuju palu sehingga tangan kita merasakan seolah palu hendak terlempar.

12| Sayap burung mendorong udara ke belakang (aksi). Sebagai reaksinya, udara mendorong sayap burung sehingga burung terbang ke depan.

13| Saat berenang, tangan kita mendorong air ke belakang (aksi) sehingga air mendorong tubuh kita ke depan (reaksi).

14| Peluru mendorong senapan ke belakang (aksi) sehingga senapan mendorong peluru ke depan (reaksi).

15| Bola basket yang dipantulkan ke tanah akan memantul kembali ke atas.

16| Seseorang yang duduk di atas kursi, berat badan orang tersebut mendorong kursi ke bawah sedangkan kursi mendorong (menahan) badan ke atas.

17| Seseorang yang menggunakan sepatu roda atau Skate Board dan mendorong tubunya ke dinding, maka dinding akan mendorong balik sebesar gaya dorong yang dikeluarkan, sehingga orang tersebut bergerak menjauhi dinding.