Cara menggunakan rumus hukum Newton

Latar belakang Isaac Newton

Dalam hal menentukan ilmuwan paling berpengaruh dalam bidang fisika, Sir Isaac Newton jelas merupakan penantang yang kuat. Banyak kontribusinya termasuk penemuan hukum gravitasi universal, yang berperan penting dalam penciptaan kalkulus, dan tiga hukum geraknya, antara lain.

Dalam pelajaran ini, kita akan fokus pada belajar tentang tiga hukum gerak Newton. Kita akan membahas setiap hukum satu per satu, melihat rumus matematikanya, dan melihat penerapan hukum ini pada dunia di sekitar kita.

hukum pertama Newton

Hukum pertama Newton adalah hukum inersia. Ini menyatakan bahwa benda apa pun yang diam atau bergerak akan tetap diam atau bergerak kecuali jika ditindaklanjuti oleh gaya lain. Dengan kata lain, kecepatan suatu benda tetap konstan kecuali ada gaya lain yang bekerja padanya. Tidak seperti apa yang akan Anda lihat ketika kita sampai pada hukum kedua dan ketiga, tidak ada rumus khusus yang terkait dengan hukum pertama Newton. Namun, ini tidak membuatnya kalah penting dari dua lainnya.

Dari ketiga hukum tersebut, ini mungkin yang paling mudah dipahami oleh orang yang tidak terbiasa dengan fisika dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, Anda merasakan efek hukum pertama Newton setiap kali Anda bepergian dengan kendaraan: mobil, bus, kereta api, pesawat, dll. Perasaan Anda terdorong sedikit ke belakang saat pertama kali mulai bergerak adalah hukum inersia yang bekerja. Badannya dalam keadaan diam, dan ketika kendaraan mulai bergerak, badannya ingin tetap diam. Apa yang Anda rasakan adalah kekuatan yang diberikan kendaraan pada Anda untuk membuat Anda bergerak.

Di kelas fisika pengantar, Anda akan bekerja dengan hukum pertama Newton sepanjang waktu. Setiap kali suatu benda mengalami perubahan kecepatan, hukum pertama Newton diketahui berlaku. Meskipun Anda mungkin tidak berfokus pada hal itu secara langsung, hukum pertama Newton akan bekerja secara menyeluruh selama studi Anda tentang mekanika klasik dalam fisika.

Hukum kedua Newton

Sementara hukum pertama Newton melihat bagaimana gaya mempengaruhi gerak benda, hukum kedua menyelami bagaimana kita mendefinisikan gaya itu sendiri. Hukum kedua Newton menyatakan bahwa percepatan suatu benda (atau a ) berbanding lurus dengan gaya total (atau F ) yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya ( om ). Tidak seperti hukum pertama Newton, tidak ada nama singkatan untuk itu, tetapi paling dikenal dengan rumus matematikanya, yang dapat Anda lihat:

Namun, jauh lebih umum untuk melihatnya ditulis dalam bentuk di mana Anda memiliki tanda sama dengan bukan tanda proporsional, yang dapat Anda lihat:

Rumus ini memberi tahu kita bahwa gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan massa benda itu dikalikan percepatan yang disebabkan oleh gaya tersebut. Anda akan menemukan rumus ini digunakan secara konsisten selama studi pengantar fisika Anda.

Contoh yang sangat baik dari hukum kedua Newton dalam kehidupan kita adalah berat badan kita. Biasanya Anda mungkin tidak memikirkannya seperti ini, tetapi berat Anda sebenarnya adalah gaya gravitasi bumi yang bekerja pada Anda. Berat Anda sama dengan massa Anda dikalikan percepatan gravitasi, 9,81 m/s.

Sekarang, mari kita gunakan informasi ini untuk mencari gaya akibat gravitasi yang bekerja pada seorang pria dengan massa 81 kilogram:

Perhatikan bahwa kami memberikan jawaban kami dalam Newton ( N ). Ini adalah satuan kekuatan standar internasional. 1 N sama dengan jumlah gaya yang diperlukan untuk mempercepat massa 1 kg pada kecepatan 1 meter/detik. Rumus ini bekerja lebih dari sekadar gaya gravitasi. Selama Anda mengetahui percepatan dan massa benda apa pun, Anda dapat mencari gaya total yang bekerja padanya menggunakan hukum kedua Newton.

hukum ketiga Newton

Hukum ketiga Newton mungkin yang paling banyak didengar orang sebelumnya. Dia menyatakan bahwa “untuk setiap tindakan ada reaksi yang sama dan berlawanan”. Ini berarti bahwa ketika satu benda menciptakan gaya pada benda lain, benda kedua itu akan menciptakan gaya mundur yang sama pada benda pertama. Secara matematis, kita dapat menulis ini sebagai gaya benda A pada benda B sama dengan nilai negatif gaya benda B pada benda A:

FAB = -FBA

Memutuskan gaya mana yang mendapat tanda negatif dalam suatu soal bersifat arbitrer; itu hanya menunjukkan bahwa gaya bekerja dalam arah yang berlawanan.

Rumus ini menunjukkan kepada kita bahwa gaya selalu berpasangan. Saat Anda memukul bola bisbol dengan pemukul, pemukul memberikan gaya pada bola ( pemukul F ), tetapi bola juga memberikan gaya ke belakang pada pemukul ( bola F ).

Hukum ini berlaku tidak hanya untuk benda bergerak, tetapi juga benda diam. Saat Anda duduk di tanah, tanah menerapkan gaya gravitasi ( F g ) ke bawah pada Anda sementara tanah menerapkan gaya normal yang sama ( FN ) ke atas. Gaya normal inilah yang mencegahnya tenggelam ke dalam tanah.

Ringkasan Pelajaran

Sir Isaac Newton adalah salah satu ilmuwan paling terkenal yang pernah hidup di bidang fisika, dan tiga hukum geraknya termasuk yang paling menonjol dari banyak penemuannya.

Hukum pertama Newton menyatakan bahwa setiap benda yang diam atau bergerak akan tetap diam atau bergerak kecuali jika ditindaklanjuti oleh gaya lain. Ini berarti bahwa suatu benda akan mempertahankan kecepatan konstan kecuali ditindaklanjuti oleh suatu gaya. Hukum ini tidak memiliki rumus yang terkait dengannya, tetapi akan terus digunakan setiap kali Anda bekerja dengan gaya.

Hukum kedua Newton menyatakan bahwa percepatan suatu benda (atau a ) berbanding lurus dengan gaya total (atau F ) yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya ( om ). Lebih umum ditulis sebagai gaya sama dengan massa kali percepatan.

F = ma

Terakhir, hukum ketiga Newton menyatakan bahwa “untuk setiap aksi, terdapat reaksi yang sama dan berlawanan arah.” Jadi jika benda A memberikan gaya pada benda B ( F AB ), hukum ini memberi tahu kita bahwa benda B harus memberikan gaya yang sama pada benda A ( F BA ) dengan arah berlawanan.