HUKUM NEWTON I DAN HUKUM NEWTON II A. Pendahuluan 1. Latar Belakang
Hukum gerak Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum I Newton menyatakan jika resultan gaya (jumlah vector dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol maka kecepatan benda tersebut konstan. Artinya, sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya dan sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya. Hukum II Newton menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama dengan banyaknya perubahan momentum linier
p
terhadap
waktu. Dalam kehidupan sehari-hari ketika kita menaiki kendaraan atau bus yang sedang bergerak stabil tiba-tiba direm dengan mendadak, tentu kita akan terdorong ke depan. Tetapi, jika bus dipercepat dengan mendadak tentu kita akan terdorong ke belakang. Keadaan tersebut terjadi karena berlakunya Hukum I Newton. Pada mobil yang bergerak dengan kecepatan 20 km/jam kemudian digas maka mobil tersebut akan melaju dengan lebih cepat. Hal ini terjadi karena adanya gaya dorong yang lebih besar dihasilakan oleh mesin saat digas. Ini merupakan contoh dari Hukum II Newton.
Berdasarakan pemaparan tersebut, kita akan membuktikan apakah keberadaan Hukum I dan II Newton dalam kehidupan sehari-hari, maka dilakukan praktikum ini. 2. Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai dari praktikum ini adalah sebagai berikut: a. Untuk dapat menganalisis hubungan antara gaya dengan percepatan benda secara tepat. b. Untuk dapat menganalisis hubungan antara massa dengan percepatan benda. B. Landasan Teori
Sebuah batu besar di lereng gunung akan tetap diam di tempatnya sampai
ada gaya luar lain yang memindahkannya, misalnya gaya t
ektonisme/gempa, gaya mesin dari buldoser. Demikian pula bongkahan batu meteor di ruang angkasa hampa udara sana akan terus bergerak selamanya dengan kecepatan tetap sampai ada gaya yang mengubah kecepatannya misalnya gaya gravitasi suatu planet atau gaya lain yang menghentikannya misalnya tubrukan dengan meteor lain.
Memang benar bahwa sebuah benda akan
tetap diam jika tidak ada gaya yang bekerja padanya. Demikian pula sebuah benda akan tetap bergerak lurus beraturan (kecepatan benda tetap) jika gaya atau resultan gaya pada benda nol. Pernyataan ini merupakan pernyataan alami, dan apabila digabung akan merupakan rumusan hukum I Newton yang menyatakan bahwa : Sebuah benda akan tetap diam atau tetap bergerak lurus beraturan jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda itu. Jadi, jika jumlah gaya -
gaya yang bekerja pada benda adalah nol, maka ada dua kemungkinan keadaan benda yaitu benda dalam keadaan diam atau benda sedang bergerak dengan kecepatan benda konstan. Bagian pertama dari pernyataan hukum I Newton itu mudah dipahami, yaitu memang sebuah benda akan tetap diam bila benda itu tidak dikenai gaya lain. Tentunya gaya-gaya konservatif seperti gaya berat dan gaya normal selalu ada dan sama besar
serta
berlawanan
sehingga
saling
meniadakan. Keadaan benda diam demikian itu disebut keseimbangan. Bila ada resultan gaya yang timbul pada sebuah benda, dapat dipastikan benda tersebut akan bergerak dengan suatu percepatan tertentu. Bila benda semula dalam keadaan diam akan bergerak dipercepat dengan percepatan tertentu, sedangkan bila benda semula bergerak akan
berubah
menjadi
gerak
dipercepat
dengan
kecepatan
tetap
atau diperlambat. Resultan gaya
yang bekerja pada benda yang bermassa konstan adalah setara dengan hasil kali massa benda dengan percepatannya. Pernyataan inilah yang dikenal sebagai
hukum
II
Newton.
Secara
matematis
hokum tersebut
dapat
dirumuskan sebagai berikut. F m a
dimana
m
adalah massa benda dalam satuan kg,
a
adalah percepatan benda dalam
satuan m/s2, dan F adalah resultan gaya yang bekerja pada benda. F adalah resultan gaya yang menjumlahkan beberapa gaya pada benda.
C. Prosedur Percobaan 1. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum Hukum I Newton dan Hukum II Newton dapat dilihat pada Tabel 1 berikut: Tabel 1 Alat dan Bahan Percobaan Hukum I Newton dan Hukum II Newton No 1 2 3 4 5 6 7
Alat dan Bahan Katrol Benang Kertas Lintasan Kereta Dinamika Beban 1 set statif
Fungsi Sebagai objek pengamatan Penghubung antara roda dan statif Sebagai media Sebagai lintasan kereta dinamika Sebagai objek pengamatan Sebagai pemberat Sebagai tempat menggantung roda
2. Prosedur Kerja Prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum Hukum I Newton dan Hukum II Newton adalah sebagai berikut: a. Hukum I Newton 1) Katrol dan Kertas a) Meletakkan katrol di atas kertas. b) Menarik kertas dengan perlahan. Mengamati keadaan katrol, apakah katrol tetap pada tempatnya atau bergerak mengikuti kertas ? c) Meletakkan katrol kembali pada kertas seperti langkah I. menarik kertas secara perlahan (dengan laju tetap). Kemudian mendadak menghentikan tarikan kertas. Amati keadaan katrol, apakah katrol itu bergerak atau tetap pada tempatnya ?
2) Tali dan Beban a) Menarik perlahan benang jahit dari tarikan lemah ke tarikan kuat pada bagian bawah beban yang digantung statif. Mengamati keadaan benang. b) Mengikatkan kembali benang pada batang statif sedemikian rupa sehingga rangkaian seperti gambar 2. Menarik secara cepat benang jahit pada bagian bawah beban yang digantung pada statif. Mengamati keadaan benang. b. Hukum II Newton 1) Merangkai kereta, katrol, tali dana beban (100 g)seperti pada gambar di bawah. Mengamati percepatan gerak kereta. 2) Menambahkan beban (2×100 g) pada rangkaian percobaan seperti pada gambar di bawah! Mengamati percepatan gerak kereta. 3) Memindahakan beban (100 g) yang menggantung ke atas kereta seperti pada gambar di bawah. Mengamati percepatan gerak kereta.
D. Hasil dan Pembahasan 1. Hasil a. Data Pengamatan 1) Hukum I Newton Data pengamatan yang diperoleh dari percobaan Hukum I Newton adalah sebagai berikut: a) Keadaan katrol ketika ditarik secara perlahan “ketika ditarik secara perlahan, katrol mengikuti kertas. b) Keadaan katrol ketika dditarik dengan laju tetap kemudian dihentikan mendadak yaitu katrol bergerak ke depan. c) Keadaan tali/benang ketika ditarik secara perlahan yaitu tali yang di ats yang putus. d) Keadaan tali ketika ditarik dengan cepat yaitu tali yang diatas yang putus. 2) Hukum II Newton Data pengamatan yang diperoleh dari percobaan Hukum II Newton dapat dilihat pada Tabel 2 berikut: Tabel 2 Data Pengamatan Percobaan Hukum II Newton No
1 2 3
F(berat beban yang digantung)
100 g × 9,8 = 1 N 200 g × 9,8 = 2 N 100 g × 9,8 = 1 N
b. Analisis Data
m (massa kereta + massa beban) (kg) 86 86 186
Percepatan kereta
Cepat Tercepat Kurang cepat
