Sebutkan contoh benda benda yang berhenti ketika diberi gaya

tirto.id - Hukum Newton 1, 2, 3 erat kaitannya dalam kehidupan sehari-hari dan dapat dihitung gayanya menggunakan rumus tertentu.

Nama Sir Isaac Newton sangat berjasa dalam ilmu fisika yang berkaitan dengan dinamika. Dari pengamatan dan percobaan, dia menemukan Hukum Newton yang terbagi menjadi tiga bagian. Hukum Newton menemukan adanya pengaruh gaya pada suatu benda saat bergerak.

Mengutip dari laman Sumber Belajar Kemendikbud, Hukum Gerak Newton menjadi hukum dasar dinamika dengan merumuskan pengaruh gaya terhadap perubahan gerak benda. Rumusan ini lantas dikenal luas sebagai Hukum Newton 1, Hukum Newton 2, dan Hukum Newton 3. Di samping itu sebagai penghormatan, nama "Newton" diabadikan sebagai satuan gaya.

Secara ringkas, Hukum Newton 1 berkaitan dengan konsep kelembaman yang sebelumnya telah digagas Galileo. Hukum Newton 2 terkait percepatan dan gaya sebagai penyebab percepatan. Lalu, Hukum Newton 3 membahas mengenai aksi-reaksi.

Baca juga: Apa itu Getaran, Gelombang, dan Bunyi: Perbedaan, Jenis & Contohnya

Hukum Newton 1

Hukum Newton 1 menyatakan, 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.

Pada Hukum Newton 1, menurut laman M-edukasi Kemdikbud, sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaannya disebut dengan sifat kelembaman atau inersia. Hukum Newton 1 lantas disebut pula Hukum Kelembaman.

Rumus Hukum Kelembaman: ∑F = 0 atau Resultan Gaya (kg m/s2)

Bentuk dari momen inersia beragam seperti momen inersia linear, momen inersia massa, momen inersia polar atau kutub. Besaran tegangan-tegangan pada bahan seperti tegangan lengung dan tegangan puntir, menghitungnya berdasarkan momen inersia.

Contoh Hukum Newton 1 adalah saat naik mobil yang bergerak cepat lalu direm, maka penumpang otomatis terdorong ke depan. Contoh lain yaitu ketika mobil berjalan pelan lalu digas mendadak maka penumpang di dalamnya terdorong ke arah belakang. Kemudian, sebuah koin yang ditaruh di atas kain lalu kain itu ditarik cepat dan koin tetap berada di tempatnya, juga menerapkan Hukum Newton 1.

Baca juga: Dampak Eksplorasi & Eksploitasi Barang Tambang Ramah Lingkungan

Hukum Newton 2

Hukum Newton 2 menyatakan, percepatan sebuah benda akan berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya serta berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan akan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.

Melalui hukum ini, 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 perubahan laju. Besar kecilnya perlambatan atau percepatan yang diberikan pada benda maka memengaruhi arah gerak benda.

Infografik SC Pengertian Hukum Newton. tirto.id/Fuad

Rumus Hukum Newton 2: F = m.a, dengan "F" adalah gaya (N), "m" adalah massa benda (kg), dan "a" adalah percepatan (m/s2).

Contoh Hukum Newton 2 yaitu terlihat pada waktu melempar batu secara vertikal ke atas. Awalnya batu melaju konstan ke atas, lalu melambat dan berhenti akibat adanya gaya gravitasi. Batu tersebut selanjutnya turun ke Bumi dengan kecepatan dari massa batu ditambah gaya gravitasi yang mempercepatnya.

Baca juga: Mengenal Biogas: Komposisi & Proses Pembuatannya dari Kotoran Sapi

Hukum Newton 3

Hukum Newton 3 menyatakan, tiap aksi akan menimbulkan sebuah reaksi. Apabila suatu benda memberi gaya pada benda lain, benda yang mendapat gaya itu akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama, tetapi arahnya akan berlawanan.

Dari hukum ini diketahui tiap aksi berkonsekuensi memunculkan reaksi, atau bisa dikatakan ada sebab dan akibat. Pemberian gaya sebab, menghasilkan gaya akibat. Gaya aksi reaksi bekerja saling berlawanan dan bekerja pada benda yang berbeda-beda.

Rumus Hukum Newton 3 ada tiga jenis yaitu:

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

Contoh penerapan Hukum Newton 3 bisa dilihat saat memukul paku memakai palu. Palu adalah gaya aksi dan gaya dari paku merupakan gaya reaksi dari pemukulan melalui palu.

Contoh Soal dan Jawaban Hukum Newton 1, 2, 3

1.) Hukum Newton I

Sebuah balok bermassa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam maka berapakah tegangan talinya?

Penyelesaian:

Diketahui: w = 50 N

Ditanya: T?

Jawab:

• ΣF = 0
• T – w = 0
• T – 50 = 0
• T = 50 N

2.) Hukum Newton II

Mobil-mobilan bermassa 2 Kg diam diatas lantai licin, kemudian diberi gaya tertentu dan bergerak dengan percepatan 10m/s2. Berapakah gaya yang diberikan pada mobil-mobilan?

Penyelesaian:

Diketahui: m = 2 Kg

a = 10 m/s2

Ditanya: F ?

Jawab:

F = m.a

= 2 Kg . 10 m/s2

= 20 N

Jadi, gaya yang diberikan pada mobil-mobilan tersebut adalah sebesar 20 Newton.

3.) Hukum Newton III

Sebuah buku diletakkan di atas meja. Pada sistem benda tersebut akan bekerja gaya-gaya seperti pada gambar di bawah ini. Ada empat gaya yang bekerja pada sistem tersebut yaitu:

w = berat buku;

N = gaya tekan normal meja terhadap buku;

N’= gaya tekan normal buku pada meja;

Fg = gaya gravitasi bumi pada buku;

Tentukan pasangan gaya yang termasuk aksi reaksi!

Penyelesaian:

Pasangan gaya aksi-reaksi memenuhi sifat: sama besar, berlawanan arah dan bekerja pada dua benda. Dari sifat di atas dapat ditentukan dua pasangan aksi-reaksi yaitu:

• w dengan Fg
• N dengan N’

Baca juga: Energi Alternatif: Keuntungan-Kerugian Panas Bumi & Panas Matahari

Subscribe for updates Unsubscribe from updates

Halo Sobat Zenius, elo tau gak sih apa yang dimaksud dengan dinamika partikel? Nah di artikel ini gue mau bahas materi dinamika partikel kelas 10, lengkap dengan contoh soal dan pembahasannya.

Selain mengulas tentang materi dinamika partikel, gue juga akan ngebahas jenis-jenis gaya dalam fisika, hukum Newton, hingga contoh soal dan pembahasan di artikel ini. Stay tuned, ya!

Berbicara mengenai dinamika partikel, sepertinya masih banyak di antara kalian yang belum begitu mengenalnya. Tapi, kalau gaya tentu tau, bukan? Gaya yang bagaimana sih? 

Begini, kalau kamu mendorong benda, maka benda tersebut akan bergerak. Kalau kamu berhenti mendorongnya, maka benda tersebut akan diam kembali. Nah, berarti kamu melakukan gaya dorong terhadap benda tersebut.

Gaya juga ada berbagai macam, tidak hanya seperti pada contoh di atas. Di sini, kamu akan belajar tentang jenis-jenis gaya dan penyebabnya. Penasaran, guys? Yuk, langsung aja kita bahas satu-persatu, mulai dari dinamika partikel.

Apa Itu Dinamika Partikel?

Kenapa gue daritadi sebutkan gaya? Sebetulnya ada gak sih kaitannya dengan materi dinamika partikel kelas 10 ini? 

Jadi Sobat Zenius, apa yang dimaksud dengan dinamika partikel adalah ilmu yang membahas tentang gaya-gaya yang menjadikan suatu partikel yang semulanya diam menjadi bergerak, atau gaya yang dapat mempercepat atau memperlambat gerak suatu partikel.

Dari contoh mendorong benda di atas, sudah dapat digambarkan kalau gaya bisa menyebabkan benda bergerak atau sebaliknya bisa menyebabkan benda diam kan? 

Tentu, ada berbagai macam gaya yang dikelompokkan berdasarkan penyebab terjadinya. Nah, itu salah satu penyebab terjadinya gerak yang mengakibatkan suatu gaya. 

Salah satu bukti di kehidupan sehari-hari adanya dinamika partikel atau bahasa simpelnya kenapa sih benda bisa bergerak?

Untuk menganalisis penyebab terjadinya gerak, tentu kita harus mengetahui parameter-parameter dari gerak tersebut, seperti posisi (s), kecepatan (v), percepatan (a), dan waktu (t). 

Lalu bagaimana kaitannya dinamika partikel dan hukum newton? 

Melalui pertanyaan mengapa benda bergerak? Hal tersebut ternyata bisa dijelaskan dengan baik oleh Sir Isaac Newton dengan konsep gaya, Sobat Zenius. 

Nah, di bawah ini kita akan bahas dulu mengenai dinamika partikel dan hukum-hukum Newton.

Hukum Newton dan Penerapannya

Kenapa ada dinamika partikel dan hukum Newton di sini? 

Karena, hukum Newton yang digunakan untuk menganalisis berbagai masalah dinamika partikel seperti gerak pada bidang datar, bidang miring, sistem katrol, dan masalah lainnya yang masih cukup sederhana. 

Hukum Newton terbagi menjadi tiga, yaitu Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.

Hukum I Newton

Siapa yang pernah mendengar hukum kelembaman? Hukum I Newton ini sering juga disebut sebagai hukum kelembaman. 

Kenapa? Karena, apabila tidak ada gaya yang bekerja pada benda, atau bisa dikatakan bahwa resultan gaya yang bekerja pada benda adalah 0, maka benda tersebut akan diam atau bergerak lurus beraturan.

Contoh penerapan hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari seperti saat elo naik mobil dengan laju yang cukup kencang, tiba-tiba sopir melakukan rem mendadak, tubuh elo tentu akan terdorong ke depan untuk mempertahankan posisi, bukan? 

Atau bisa juga kita ambil contoh ketika elo dan teman sama-sama mendorong benda dengan arah berlawanan, namun benda tersebut justru diam. Berarti, besar gaya yang dihasilkan oleh elo dan teman sama, sehingga benda tidak bergerak.

Rumus Hukum I Newton:

ΣF = 0

Keterangan:

ΣF : Resultan gaya yang bekerja pada benda (N)

Hukum II Newton

Hukum yang kedua menjelaskan tentang hubungan antara resultan gaya yang bekerja pada benda dengan massa dan percepatannya. 

Teori Hukum Newton II yaitu percepatan yang dialami benda akan sama hasilnya dengan hasil bagi antara resultan gaya dengan massa benda tersebut.

Kalau contoh penerapan dinamika partikel dan hukum newton II kira-kira apa ya, Sobat Zenius? 

Ketika kamu mendorong gerobak kosong tanpa muatan dengan mendorong gerobak yang penuh dengan muatan, lebih berat yang mana? Tentu lebih berat yang penuh dengan muatan, bukan? Hal ini karena semakin besar beban yang ditambahkan, maka akan semakin kecil percepatannya. Begitu pun sebaliknya.

Rumus Hukum II Newton:

ΣF = ma

Keterangan:

ΣF : Resultan gaya yang bekerja pada benda (N)

m : Massa benda (kg)

a : Percepatan yang dialami benda (m/s2)

Hukum III Newton

Terakhir ini biasa juga disebut sebagai hukum aksi-reaksi. Nah, hukum ini sangat erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. 

Ketika elo memberikan aksi terhadap suatu partikel/benda, maka benda tersebut juga akan memberikan reaksi yang besarannya sama, namun arahnya berlawanan. 

Contoh penerapan hukum III Newton adalah ketika elo sedang berjalan di lantai. Kaki elo memberikan gaya aksi ke lantai dengan arah ke belakang, kemudian lantai memberikan reaksi kepada elo ke arah depan, sehingga membuat elo bisa bergerak/melangkah.

Agar lebih terbayang lagi, gue kasih contoh lainnya ketika elo naik tangga. Elo memberikan gaya ke bawah, tetapi elo justru naik ke atas. Masih bingung? 

Nih gue kasih contoh lainnya ketika elo bermain skateboard sambil menarik tali, ternyata elo justru berjalan ke arah depan. Nah, itu merupakan contoh gerakan aksi-reaksi pada hukum III Newton.

Intinya, hukum III Newton ini bekerja pada dua benda yang berbeda dengan besaran yang sama, namun arahnya berlawanan.

Rumus Hukum III Newton:

F aksi = –F reaksi 

Penjelasan selengkapnya tentang Hukum Newton bisa kamu baca di sini: Materi Lengkap dan Contoh Soal Hukum Newton 1, 2, dan 3.

Jenis-jenis Dinamika Partikel

Berarti dinamika partikel itu beraneka macam ya? Iya betul. Berikut ini jenis-jenis dari dinamika partikel yang perlu elo ketahui, Sobat Zenius.

Gaya Berat (Gravitasi)

Ketika berbicara berat dalam fisika itu berbeda ya dengan BB si A misal 45 kg, sedangkan B 60 kg. Bukaaan, Sobat Zenius. 

Dalam fisika, itu disebut massa. Sedangkan gaya berat yang dimaksud di sini disebabkan oleh gravitasi. 

Semua benda yang jatuh di dekat permukaan bumi, maka akan memiliki gaya gravitasi yang percepatannya sama dengan percepatan gravitasi, yaitu sebesar 9,8 m/s2 atau dalam 9,8 N/kg agar lebih mudah bisa menggunakan 10 m/s2, dengan mengabaikan hambatan udara. 

Lalu, pengertian dari gaya gravitasi itu apa?

Gaya gravitasi adalah gaya yang dilakukan oleh bumi terhadap setiap benda yang berada di permukaannya atau di dekatnya. 

Oh iya, perlu elo ingat bahwa arah gaya berat ini selalu mengarah ke bawah menuju pusat bumi, meskipun pada bidang miring. Biasanya percepatan gerak pada bidang miring juga terjadi lho!

Contoh penerapan gaya berat atau gravitasi ini apa aja sih? Permainan terjun payung, paralayang, dan bungee jumping. Ketiga permainan tersebut seru banget kan, Sobat Zenius? Iya, itu salah satu olahraga dan hiburan yang memanfaatkan gaya gravitasi.

Rumus gaya berat benda atau gaya gravitasi:

W = mg.

Keterangan:

W : gaya berat suatu benda (N)

m : massa benda (kg)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

Penjelasan selengkapnya tentang Gravitasi bisa kamu baca di sini: Gravitasi: Yang Mana Yang Jatuh Duluan?.

Gaya Normal

Jenis dinamika partikel selanjutnya adalah gaya normal.

Gaya normal, loh ini gak salah, memangnya ada ya? Tidak dong. Elo gak salah baca, gaya normal itu memang ada, 

Jadi, gaya normal merupakan gaya yang bekerja pada bidang dan arahnya tegak lurus dari bidang tersebut. Kalau ada suatu benda yang diletakkan di atas suatu bidang tanpa ada gaya apapun dari luar, dengan kata lain benda tersebut diam, maka besar gaya normal sama dengan gaya berat bendanya.

Rumusnya seperti ini:

N = W = m.g

Keterangan:

N : gaya normal (N)

W : gaya berat benda (N)

m : massa benda (kg)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

Penjelasan selengkapnya tentang Gaya Normal bisa kamu baca di sini: Gaya Normal – Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal.

Gaya Gesek

Elo sudah tau dong gaya gesek itu seperti apa? Nah, gaya gesek juga merupakan jenis dari dinamika partikel.

Ingat, gaya gesek berarti gaya yang bekerja akibat adanya sentuhan antara kedua permukaan benda. Dengan adanya gaya gesek, maka benda yang bergerak akan memiliki hambatan. 

Coba elo bandingkan antara bola yang digelincirkan di atas lantai dengan bola yang diluncurkan di atas tanah berbatu.

Mana yang lebih lancar dan jauh? Tentu saja bola yang diluncurkan di atas lantai. Mengapa? Karena permukaannya halus, gaya gesek yang terjadi tidak sebesar di permukaan tanah berbatu.

Ada dua jenis gaya gesek, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis.

Statis berarti diam. Jadi, gaya gesek ini merupakan gaya yang bekerja pada benda diam. Besarnya gaya gesek statis merupakan hasil kali koefisien gesek statis dengan gaya normal.

Rumusnya:

fs = μs x N

Keterangan:

fs : besar gaya gesek statis (N)

μs : koefisien gesek statis

N : gaya normal (N)

Sekarang adalah gaya gesek kinetis. Gaya ini bekerja pada saat benda sedang bergerak. Besar gaya gesek kinetis merupakan hasil kali koefisien gaya gesek kinetis dengan gaya normal.

Rumusnya:

fk = μk x N

Keterangan:

fk : besar gaya gesek kinetis (N)

μk : koefisien gesek kinetis

N : gaya normal (N)

Penjelasan selengkapnya tentang Gaya Gesek bisa kamu baca di sini: 2 Macam Rumus Gaya Gesek (Statis dan Kinetis).

Gaya Tegangan Tali (Katrol)

Elo pernah melihat katrol untuk menimba air? itu merupakan aplikasi dari gaya tegangan tali, di mana terdapat dua benda yang saling dihubungkan dengan tali. 

Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja pada tali ketika tali tersebut tegang. Arah gaya ini tergantung pada titik di mana kamu melihat/meninjaunya.

Rumus percepatan sistem pada katrol tegangan tali:

ΣF=m.a

Penjelasan selengkapnya tentang Gaya Tegangan Tali bisa kamu baca di sini: Rumus Tegangan Tali.

Gaya Sentripetal

Jenis gaya pada dinamika partikel terakhir adalah gaya sentripetal.

Gaya sentripetal merupakan gaya yang bekerja pada benda yang bergerak melingkar. Gaya ini cara kerjanya selalu menuju pusat lintasan. 

Kira-kira kebayang gak contoh dari gaya sentripetal itu seperti apa? Coba deh elo ikat bola dengan tali, kemudian elo putar talinya hingga menghasilkan gerakan berputar beraturan. 

Gaya sentripetal pada contoh tersebut adalah tegangan tali yang diikat pada bola.

Rumus Gaya Sentripetal:

Fs = m.as

Keterangan:

Fs : gaya sentripetal (N)

m : massa benda (kg)

as : percepatan sentripetal (m/s2)

Penjelasan selengkapnya tentang Gaya Sentripetal & Sentrifugal bisa kamu baca di sini: Pengertian Gaya Sentripetal dan Sentrifugal Beserta Rumusnya.

Contoh Soal Dinamika Partikel dan Pembahasan

Setelah kita mengetahui tentang materi dinamika partikel. Agar lebih memudahkan kamu dalam memahami materi ini, lihat contoh soal dan pembahasannya dulu, yuk!

Soal 1

Sebuah benda yang memiliki berat 5 kg diletakkan di atas meja dalam keadaan diam. Berapa gaya normal yang bekerja pada benda tersebut?

Pembahasan:

Diketahui: m = 5 kg, g = 10 m/s2.

Ditanya: N (gaya normal)

N = W = m.g

W = mg = 5 kg  x 10  = 50 N

Benda diam, berarti ΣF = 0

Jadi, gaya ke atasnya juga sebesar 50 N.

Soal 2

Diketahui benda A dan B memiliki massa berturut-turut sebesar 3 kg dan 7 kg. Dari kedua benda tersebut ditarik tali yang arahnya berlawanan. Gaya yang diberikan pada kedua benda tersebut sebesar 50 N, sehingga benda dapat bergerak. Tentukan gaya tegang tegang talinya!

Pembahasan

Diketahui: mA = 3 kg, mB = 7 kg, F = 50 N.

Gaya ke kanan berarti positif, sedangkan gaya ke kiri berarti negatif.

ΣF = m.a

Benda A: F – T = mA.a

Benda B: T = mB.a

Kemudian kita masukkan angkanya, menjadi:

—–

Itu dia penjelasan mengenai dinamika partikel dan hukum-hukum Newton. Seru kan belajar Fisika? 

Semoga artikel ini bermanfaat buat elo pelajari rumus dinamika partikel, dan penjelasannya dapat dengan mudah elo pahami ya, guys. Have a nice day!

Updated by: Arieni Mayesha

Originally published: January 5, 2021