0 Hukum III Newton

Pada Hukum II Newton, kita belajar bahwa gaya-gaya mempengaruhi gerakan benda. Dari manakah gaya tersebut datang ? dalam kehidupan sehari-hari, kita mengamati bahwa gaya yang diberikan kepada sebuah benda, selalu berasal dari benda lain. gerobak bergerak karena kita yang mendorong, paku dapat tertanam karena dipukul dengan martil, buah mangga yang lezat jatuh karena ditarik oleh gravitasi bumi, demikian juga benda yang terbuat dari besi ditarik oleh magnet. Apakah semua benda bergerak karena diberikan gaya oleh benda lain ?
Eyang Newton mengatakan bahwa kenyataan dalam kehidupan sehari-hari tidak semuanya seperti itu. Ketika sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain maka benda kedua tersebut membalas dengan memberikan gaya kepada benda pertama, di mana gaya yang diberikan sama besar tetapi berlawanan arah. Jadi gaya yang bekerja pada sebuah benda merupakan hasil interaksi dengan benda lain. Anda dapat melakukan percobaan untuk membuktikan hal ini. Tendanglah batu atau tembok dengan keras, maka kaki anda akan terasa sakit (jangan dilakukan). Mengapa kaki terasa sakit ? hal ini disebabkan karena ketika kita menendang tembok atau batu, tembok atau batu membalas memberikan gaya kepada kaki kita, di mana besar gaya tersebut sama, hanya berlawanan arah. Gaya yang kita berikan arahnya menuju batu atau tembok, sedangkan gaya yang diberikan oleh batu atau tembok arahnya menuju kaki kita. Ketika kita menendang bola, gaya yang kita berikan tersebut menggerakan bola. Pada saat yang sama, kita merasa gaya dari bola menekan kaki kita. Jika anda punya skate board, lakukanlah percobaan berikut ini sehingga semakin menambah pemahaman anda. letakan papan luncur alias skate board di dekat sebuah tembok. Berdirilah di atas skate board (papan luncur) tersebut dan doronglah tembok dihadapan anda. Apa yang anda alami ? skate board tersebut meluncur ke belakang. Aneh khan ? padahal anda tidak mendorong skate board ke belakang. Skate board meluncur ke belakang karena tembok yang anda dorong membalas memberikan gaya dorong kepada anda, di mana arah gaya yang diberikan tembok berlawanan arah dengan arah dorongan anda. anda mendorong tembok ke depan, sedangkan tembok mendorong anda ke belakang sehingga skate board kesayangan anda meluncur ke belakang. Jika anda tinggal di tepi pantai dan termasuk anak pantai, lakukanlah percobaan dengan menaiki perahu dan melemparkan sesuatu, entah batu atau benda lain ke luar dari perahu. Lakukanlah hal ini ketika perahu sedang diam. Amati bahwa perahu akan bergerak ke belakang jika anda melempar ke depan, dan sebaliknya. Serius… diriku pernah mencobanya. Nah, semua penjelasan panjang lebar ini adalah inti Hukum III Newton.
Apabila sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain, maka benda kedua memberikan gaya kepada benda yang pertama. Kedua gaya tersebut memiliki besar yang sama tetapi berlawanan arah.
Secara matematis Hukum III Newton dapat ditulis sebagai berikut :
F _{A ke B} = – F _{B ke A}
F _{A ke B} adalah gaya yang diberikan oleh benda A kepada benda B, sedangkan F _{B ke A} adalah gaya yang yang diberikan benda B kepada benda A. Misalnya ketika anda menendang sebuah batu, maka gaya yang anda berikan adalah F _{A ke B}, dan gaya ini bekerja pada batu. Gaya yang diberikan oleh batu kepada kaki anda adalah – F _{B ke A.} Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya reaksi tersebut berlawanan dengan gaya aksi yang anda berikan. Jika anda menggambar tanda panah yang melambangkan interaksi kedua gaya ini, maka gaya F _{A ke B} digambar pada batu, sedangkan gaya yang diberikan batu kepada kaki anda, – F _{B ke A}, digambarkan pada kaki anda.
Persamaan Hukum III Newton di atas juga bisa kita tulis sebagai berikut :
F_aksi = -F_reaksi
Hukum warisan eyang Newton ini dikenal dengan julukan hukum aksi-reaksi. Ada aksi maka ada reaksi, yang besarnya sama dan berlawanan arah. Kadang-kadang kedua gaya tersebut disebut pasangan aksi-reaksi. Ingat bahwa kedua gaya tersebut (gaya aksi-gaya reaksi) bekerja pada benda yang berbeda. Berbeda dengan Hukum I Newton dan Hukum II Newton yang menjelaskan gaya yang bekerja pada benda yang sama.
Gaya aksi dan reaksi adalah gaya kontak yang terjadi ketika kedua benda bersentuhan. Walaupun demikian, Hukum III Newton juga berlaku untuk gaya tak sentuh, seperti gaya gravitasi yang menarik buah mangga kesayangan anda. Ketika kita menjatuhkan batu, misalnya, antara bumi dan batu saling dipercepat satu dengan lain. batu bergerak menuju ke permukaan bumi, bumi juga bergerak menuju batu. Gaya total yang bekerja pada bumi dan batu besarnya sama. Bumi bergerak ke arah batu yang jatuh ? masa sich… karena massa bumi sangat besar maka percepatan yang dialami bumi sangat kecil (Ingat hubungan antara massa dan percepatan pada persamaan hukum II Newton). Walaupun secara makroskopis tidak tampak, tetapi bumi juga bergerak menuju batu atau benda yang jatuh akibat gravitasi. Bumi menarik batu, batu juga membalas gaya tarik bumi, di mana besar gaya tersebut sama namun arahnya berlawanan.
Hukum III Newton dalam Kehidupan Sehari-hari
Konsep Hukum III Newton sebenarnya sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari, walau kadang tidak kita sadari. Hal apa saja dalam kehidupan sehari-hari yang menggunakan konsep Hukum III Newton ?
Hukum III Newton berlaku ketika kita berjalan atau berlari
Ketika berjalan, telapak kaki kita memberikan gaya aksi dengan mendorong permukaan tanah atau lantai ke belakang. Permukaan tanah atau lantai memberikan gaya reaksi kepada kita dengan mendorong telapak kaki kita ke depan, sehingga kita berjalan ke depan. Ketika berjalan mundur, telapak kaki kita mendorong permukaan tanah atau lantai ke depan. Sebagai reaksi, permukaan tanah atau lantai mendorong telapak kaki kita ke belakang sehingga kita bisa berjalan mundur. Besarnya gaya aksi dan reaksi sama, tetapi arahnya berlawanan. Telapak kaki kita mendorong lantai ke belakang, lantai mendorong telapak kaki kita ke depan. Ketika kita berjalan lambat, gaya yang kita berikan kecil, sehingga gaya reaksi yang diberikan oleh lantai juga kecil, akibatnya kita berjalan pelan. Pada saat kita berjalan cepat, telapak kaki kita menekan lantai lebih kuat, akibatnya gaya reaksi yang diberikan lantai juga besar sehingga kita didorong dengan kuat ke depan. Dirimu dapat melakukan percobaan ini untuk membuktikannya. Ketika kita berlari, gaya aksi berupa dorongan yang diberikan oleh telapak kaki kita kepada permukaan tanah sangat besar sehingga gaya reaksi yang diberikan oleh permukaan tanah kepada telapak kaki kita juga sangat besar. Akibatnya kita bisa berlari dengan kencang. Jadi besarnya gaya reaksi yang diberikan oleh permukaan tanah atau lantai kepada telapak kaki kita sebanding alias sama besar dengan gaya aksi yang kita berikan dan arahnya berlawanan.
Hukum III Newton berlaku ketika kita berenang
Apakah dirimu bisa berenang ? kalo belum bisa, ayo belajar berenang… gampang kok. Kaya belajar naik sepeda atau motor, awalnya memang agak sulit tapi kalo sering latihan ntar juga mahir, asyik lagi..
Ketika kita berenang, kaki dan tangan kita mendorong air ke belakang. Sebagai reaksi, air mendorong kaki dan tangan kita ke depan, sehingga kita berenang ke depan.

Hukum III Newton berlaku pada pistol atau senapan yang ditembakan
Ketika sebuah peluru ditembakan, pistol atau senapan memberikan gaya aksi kepada peluru dengan mendorong peluru ke depan. Karena mendapat gaya aksi maka peluru tersebut mendorong pistol atau senapan ke belakang. Akibatnya, para penembak merasa tersentak ke belakang akibat dorongan tersebut. Seandainya dirimu bercita-cita menjadi polisi atau tentara maka suatu saat nanti bisa melakukan percobaan untuk membuktikannya. Kalau terbukti, ingat eyang Newton sama GuruMuda ya
Hukum III Newton berlaku pada Balon Udara yang bergerak

Pernahkah dirimu melihat dan memegang balon ? ya pernah-lah… saking gemes, balon-balon dipecahin semua Hukum III Newton juga berlaku pada balon udara yang bergerak ? balon udara bergerak ? maksudnya bagaimanakah…. Yang dimaksudkan di sini bukan balon udara yang bergerak karena ditiup angin, tapi karena di dorong oleh udara yang ada di dalam balon. Bertambah bingung-kah ? lakukan percobaan berikut ini sehingga menambah pemahamanmu. Beli sebuah balon di warung terdekat (murah kok, lagian cuma satu). Tiuplah balon sampai balon mengembung; jangan lupa jepit mulut balon dengan jarimu agar udara tidak keluar. Nah, silahkan lepas jepitan tanganmu pada mulut balon. Apa yang terjadi ? balon tersebut bergerak khan ? jika posisi balon tegak, di mana mulut balon berada di bawah, maka balon akan meluncur ke atas. Balon bergerak ke atas karena balon memberikan gaya aksi dengan mendorong udara ke bawah (udara keluar lewat mulut balon). Udara yang keluar lewat mulut balon memberikan gaya reaksi dengan mendorong balon ke atas, sehingga balon bergerak ke atas. Apabila posisi balon dibalik, di mana mulut balon berada di atas, maka balon akan bergerak ke bawah. Besar gaya aksi dan reaksi sama, hanya berlawanan arah. Balon mendorong udara ke bawah, udara mendorong balon ke atas. Atau sebaliknya balon mendorong udara ke atas, udara mendorong balon ke bawah. Semakin banyak udara yang ditiupkan ke dalam balon, maka balon bergerak makin cepat ketika mulut balon tersebut dibuka. Hal ini disebabkan karena balon mendorong lebih banyak udara keluar, sehingga udara yang didorong tersebut memberikan reaksi dengan mendorong balon. Semakin banyak udara yang ada di dalam balon, semakin lama dan jauh balon bergerak; semakin sedikit udara dalam balon, semakin pelan balon bergerak. Jadi besar gaya aksi sama dengan besar gaya reaksi, hanya arahnya berlawanan.
Hukum III Newton berlaku pada Ikan Gurita yang bergerak dalam air.
Pernahkah dirimu menikmati lezatnya ikan gurita ? enak banget, manyus… ga ada tulang lagi, wah pokoknya sedap. Awas air liurmu tiris ikan gurita ga punya sirip… lalu bagaimana-kah ia berenang ? Hukum III Newton lagi… Hukum III Newton lagi… eyang newton menguasai darat, udara dan laut. Ikan newton, eh ikan gurita bergerak ke depan dengan menyemprotkan air ke belakang (gaya aksi); air yang disemprotkan tersebut mendorong ikan gurita ke depan (gaya reaksi), sehingga ikan gurita bisa berenang bebas di dalam air laut.
Peluncuran Roket menggunakan konsep Hukum III Newton


Bagaimanakah prinsip kerja roket yang diluncurkan ke luar angkasa ? di luar angkasa tidak udara, tapi mengapa roket bisa bergerak ? helikopter atau pesawat terbang bisa bergerak di udara karena terdapat baling-baling yang menggerakan udara, sedangkan roket bisa bergerak di luar angkasa (ruang hampa udara ?) kok bisa ya…. Bagaimanakah dirimu menjelaskannya ?
Konsep dasar peluncuran roket sama dengan percobaan balon yang meluncur ke atas. Roket memberikan gaya aksi yang sangat besar kepada gas dengan mendorong gas keluar dan gas tersebut memberikan gaya reaksi yang sama besar, dengan mendorong roket ke atas. Gaya dorong yang diberikan gas kepada roket sama besar dengan gaya yang diberikan roket kepada gas, hanya arahnya berlawanan. Roket mendorong gas ke bawah, gas mendorong roket ke atas.
Bagaimanakah dengan pesawat jet ? pesawat jet juga menggunakan konsep hukum III Newton. Mesin pesawat jet memberikan gaya aksi dengan menyemburkan gas keluar lewat belakang pesawat, dan gas tersebut memberikan gaya reaksi dengan mendorong pesawat jet ke depan. Gaya dorong yang dilakukan oleh mesin pesawat jet terhadap gas sangat besar sehingga gas juga mendorong pesawat jet dengan gaya yang sangat besar. Mesin pesawat jet mendorong gas ke belakang, gas mendorong pesawat jet ke depan. Jadi arah gaya berlawanan, tapi besar gaya sama. Pesawat jet bergerak horisontal alias mendatar, sedangkan roket bergerak vertikal alias tegak lurus permukaan bumi. Selesai…. Asyik khan fisika ? dengan fisika, kita bisa menjelaskan banyak hal dalam kehidupan kita… ini baru hukum III Newton lho, belom yang laen… pokoknya seru deh…
Oya, baru lupa…
Mengapa mobil bergerak ?
Mobil bergerak karena mesin menggerakan roda sehingga roda berputar. Karena roda berputar maka mobil atau sepeda motor bergerak. Hmmm, apakah hanya demikian jawabannya ?
Penjelasan seperti ini belum cukup, karena jika mobil atau sepeda motor berada di atas permukaan es atau jalan yang sangat licin (tidak ada gesekan), apakah mobil masih bisa bergerak ? paling rodanya muter di tempat. Mobil atau sepeda motor bisa bergerak ke depan karena ada gaya gesekan yang diberikan jalan pada roda. Gaya gesekan ini adalah gaya reaksi terhadap gaya aksi yang diberikan oleh roda terhadap jalan.
Semakin cepat roda berputar, maka semakin cepat roda tersebut memberikan gaya aksi kepada jalan, dan jalan juga memberikan gaya reaksi secara cepat kepada roda kendaraan. Ingat bahwa gaya aksi dan reaksi tersebut bekerja sepanjang jalan yang dilewati oleh kendaraan beroda. Apakah gaya aksi dan reaksi antara roda dan jalan tersebut yang membuat mobil bergerak cepat ? bukan… mesin kendaraan yang memutar roda dengan cepat sehingga kendaraan beroda bergerak cepat. Jika mesin memutar roda dengan lambat maka kendaraan beroda akan berjalan lambat. Tetapi ingat bahwa kendaraan beroda bisa bergerak karena terjadi gaya aksi-reaksi antara roda dan jalan sepanjang lintasan kendaraan tersebut. Dirimu bisa memahami penjelasan GuruMuda khaen ? kalo bingun dibaca perlahan-lahan, kalo belum puas bisa diulangi sampai puas dan ngerti… okhe ?
Ssttt….kalo lagi nyetir mobil atau motor jangan mikiran gaya aksi-reaksi ya…. ntar aksi-reaksinya bukan antara roda dan jalan tapi malah antara dirimu dan jalan pisss….
Catatan :
Ingat ya, gaya mempengaruhi gerak benda jika diberikan kepada benda tersebut. Gaya yang diberikan oleh sebuah benda tidak mempengaruhi benda tersebut, tetapi mempengaruhi benda lain yang diberi gaya itu. Misalnya, ketika roda memberikan gaya aksi kepada jalan, maka gaya tersebut mempengaruhi jalan, bukan roda sebagai pemberi gaya aksi. Demikian juga ketika jalan memberi gaya reaksi kepada roda, maka gaya tersebut mempengaruhi roda; tidak mempengaruhi jalan. Beda lho… intinya gaya mempengaruhi benda lain yang diberikan gaya. Gaya aksi yang diberikan roda bekerja pada jalan, sedangkan gaya reaksi yang diberikan jalan, bekerja pada roda. Sekian dan semoga bermanfaat…

0 Resultan Gaya

Apa itu resultan gaya?

Resultan gaya adalah gaya pengganti dari dua buah gaya atau lebih.

Jika ada dua gaya, misalnya F₁ dan F₂ bekerja pada suatu benda, maka resultan gaya R dituliskan sebagai  R = F₁ + F₂.

1. Jika dua buah gaya atau lebih arahnya sama, maka gaya-gayanya dijumlahkan 

Contoh :

Diketahui gaya F₁ = 15 Newton ke kanan, F₂ = 25 Newton ke kanan. Dengan menganggap 5 N digambarkan dengan 1 cm.

a. Lukiskan vektor F₁ dan F₂

b. Tentukan  besar dan arah resultan dari F₁ + F₂

_Penyelesaian

2. Jika dua buah gaya atau lebih arahnya berlawanan, maka gaya-gayanya dikurangkan

Contoh :

Diketahui gaya F₁ = 15 Newton ke kanan, F₂ = 25 Newton ke kiri. Tentukan besar dan arah dari F₁ + F₂ ?

Penyelesaian :

3. Dua buah gaya yang saling tegak lurus, resultan gayanya diperoleh dengan menggunakan rumus Phytagoras

Contoh :

Dua buah gaya masing-masing 6 N ke kanan dan 8 N ke atas saling membentuk sudut 90⁰. Berapa resultan keduanya?

Penyelesaian

F1 = 6 N ke kanan
F2 = 8 N ke atas

Dengan menggunakan gambar diperoleh hasil yang sama, sebagai berikut

Kapankah terjadi keseimbangan gaya?
Jika dua buah gaya yang besarnya sama bekerja pada sebuah benda dengan arah yang berlawanan, maka diperoleh resultan gaya sama dengan nol. Pada keadaan ini tidak terjadi perubahan gerak. Artinya benda tersebut tetap berada pada keadaan diam atau jika bergerak maka akan terus bergerak dengan kecepatan tetap (gerak lurus beraturan).

0 Pengertian Gaya

Membawa meja

Menendang bola

Dua orang siswa sedang membawa kursi panjang. Satunya mendorong dan satunya menarik. Kerja sama keduanya menyebabkan  kursi tersebut dapat dipindahkan dengan mudah. Demikian pula, untuk menendang bola diperlukan gaya yang tepat agar bola sampai sasaran yang ditentukan.

Tarikan atau dorongan dalam fisika disebut dengan gaya. Dengan demikian, mengerjakan gaya pada suatu benda sama artinya dengan mendorong atau menarik benda tersebut.

Dua Jenis Gaya

Ada 2 jenis gaya, yaitu gaya sentuh dan gaya tidak sentuh.

1. Gaya sentuh

Gaya sentuh adalah gaya yang timbul karena persentuhan langsung secara fisika antara dua buah benda.

Contoh gaya sentuh : gaya gesek, gaya normal, gaya pegas, gaya otot dan sejenisnya.

Perhatikan gambar berikut.

Angkat besi

Belajar memanah

2. Gaya tak sentuh

Gaya tak sentuh adalah gaya yang timbul walaupun kedua benda tidak bergesekan secara fisik.

Contoh gaya tak sentuh : gaya gravitasi, gaya magnet dan gaya listrik.

Perhatikan gambar berikut.

Apel jatuh karen tertarik gravitasi bumi

Rambut berdiri karena pengaruh listrik statis

Perubahan-perubahan yang disebabkan oleh gaya

Ada empat perubahan yang dapat ditimbulkan oleh gaya :

1. Benda diam menjadi bergerak

2. Benda bergerak menjadi diam

3. Bentuk dan ukuran benda berubah

4. Arah gerak benda berubah

Mengukur gaya

Di dalam laboratorium, gaya diukur dengan menggunakan neraca pegas (dinamometer). Satuan gaya dalam  dalam SI adalah Newton, sedangkan dalam cgs adalah dyne.

0 Hubungan gaya dengan GLBB

Ketika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol (ΣF =0), benda tersebut berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus dengan kecepatan tetap (GLB). Hal ini sesuai dengan hukum I Newton.
Dalam hukum II Newton disebutkan bahwa besarnya percepatan benda sebanding dengan besar gaya yang diberikan dan berbanding terbalik dengan massanya. Dari hukum II Newton ini dapat dituliskan :
ΣF = m.a
Pada keadaan seperti ini  benda tersebut mengalami gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

Kita tuliskan kembali hukum II Newton dalam bentuk F = m a dan percepatan,

dan

sehingga diperoleh

F = gaya (N)
m = massa benda (kg)
V₀ = kecepatan mula-mula (m/s)
V_t = kecepatan akhir (m/s)
t = selang waktu (s)

Contoh soal 
Sebuah mobil yang massanya 1000 kg bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan, sehingga selama 5 s kelajuannya menjadi 15 m/s.  Berapa besar gaya yang mempercepat mobil tersebut?

Penyelesaian :

0 Teori Hukum Newton II : Pesawat Atwood

Galileo melakukan pengamatan mengenai benda-benda jatuh bebas. Ia menyimpulkan dari pengamatan-pengamatan yang dia lakukan bahwa benda-benda berat jatuh dengan cara yang sama dengan benda-benda ringan. Tiga puluh tahun kemudian,Robert Boyle, dalam sederetan eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa vakum barunya, menunjukan bahwa pengamatan ini tepat benar untuk benda-benda jatuh tanpa adanya hambatan dari gesekan udara. Galileo mengetahui bahwa ada pengaruh hambatan udara pada gerak jatuh. Tetapi pernyataannya walaupun mengabaikan hambatan udara, masih cukup sesuai dengan hasil pengukuran dan pengamatannya dibandingkan dengan yang dipercayai orang pada saat itu (tetapi tidak diuji dengan eksperimen) yaitu kesimpulan Aristoteles yang menyatakan bahwa,” Benda yang beratnya sepuluh kali benda lain akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda yang lebih ringan”.Selain itu Hukum Newton I menyatakan bahwa,” Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan setimbang”.ΣF = 0Hukum Newton II berbunyi :” Bila gaya resultan F yang bekerja pada suatu bendadengan massa m tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan ke arah yang sama dengan gaya”. Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.a =  atau F = m.a

Hukum Newton II memberikan pengertian bahwa :1. Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda.2. Besarnya percepatan berbanding lurus dengan gayanya.3. Bila gaya bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dan sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya penyebabnya. Pesawat Atwood bekerja dengan memanfaatkan hukum II Newton, yaitu “percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total  yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.” Secara matematis dapat ditulis :

Ket : F = Gaya yang bekerja pada sistem

         m = Massa benda

          a = percepatan yang dialami benda

sehingga dengan melihat persamaan diatas dapat memberikan beberapa arah dimana arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda, ada beberapa percepatan yang sebanding dengan gayanya, dalam arti jika gaya konstan maka percepatan yang timbul juga konstan.

v  Untuk percepatan yang konstan :

v  Untuk sebuah katrol dengan beban-beban, maka berlaku rumus :

Mk : massa katrol

Hukum Newton III :” Setiap gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkangaya lain yang sama besarnya dengan gaya tadi, namun berlawanan arah”. Gaya reaksi ini dilakukan benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya. Hukum inidikenal dengan Hukum Aksi Reaksi.Faksi = -Freaksi Untuk percepatan yang konstan maka berlaku persamaan Gerak yang disebut Gerak Lurus Berubah Beraturan. Bila sebuah benda berputar melalui porosnya, maka gerak melingkar ini berlaku persamaan-persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan- persamaan gerak linier. Dalam hal ini besaran fisis momen inersia (I) yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linier. Momen inersia suatu bendaterhadap poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda tersebut dan sebanding dengan kuadrat dan ukuran atau jarak benda pangkat dua terhadap poros.I ~ mI ~ r2Untuk katrol dengan beban maka berlaku persamaan :a = (m+m1) – m2 . gm + m1 + m2 + I/ r2 dengan a = percepatan gerak m = massa beban I = momen inersia katrolr = jari-jari katrolg = percepatan gravitasi Udara akan memberikan hambatan udara atau gesekan udara terhadap benda yang jatuh. Besarnya gaya gesekan udara yang akan gerak jatuh benda berbanding lurusdengan luas permukaan benda. Makin besar luas permukaan benda, makin besar gayagesekan udara yang bekerja pada benda tersebut. Gaya ini tentu saja akan memperlambat gerak jatuh benda. Untuk lebih memahami secara kualitatif tentanghambatan udara pada gerak jatuh, kita dapat mengamati gerak penerjun payung.Penerjun mula-mula terjun dari pesawat tanpa membuka parasutnya. Gaya hambatan udara yang bekerja pada penerjun tidak begitu besar, dan jika parasutnya terus tidak tidak terbuka, penerjun akan mencapai kecepatan akhir kira-kira 50 m/s ketika sampaidi tanah. Kecepatan itu kira-kira sama dengan kecepatan mobil balap yang melajusangat cepat. Sebagai akibatnya, penerjun akan tewas ketika sampai di tanah. Dengan mengembangkan parasutnya, luas permukaan menjadi cukup besar, sehingga gayahambatan udara yang bekerja papa penerjun cukup basar untuk memperlambatkelajuan terjun. Berdasarkan hasil demonstrasi ini dapatlah ditarik kesimpulan sementara bahwa jika hambatan udara dapat diabaikan maka setiap benda yang jatuhakan mendapatkan percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada bentuk dan massa benda. Percepatan yang tetap ini disebabkan oleh medan gravitasi bumi yang disebut percepatan gravitasi (g). Di bumi percepatan gravitasi bernilai kira-kira 9,80m/s2. untuk mempermudah dalam soal sering dibulatkan menjadi 10 m/s2.

Untuk membuktikan pernyataan diatas bahwa jika hambatan udara dihilangkan, setiap benda jatuh akan mendapat percepatan tetap yang sama tanpa bergantung pada benda dan massa benda, di dalam laboratorium biasanya dilakukan percobaan menjatuhkandua benda yang massa dan bentuknya sangat berbeda di dalam ruang vakum.Sehubungan dengan hal di atas, Gerak Jatuh Bebas adalah gerak suatu bendadijatuhkan dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal dan selama geraknyamengalami percepatan tetap yaitu percepatan gravitasi, sehingga gerak jatuh bebastermasuk dalam gerak lurus berubah beraturan. Perhatikan karena dalam gerak jatuh bebas, benda selalu bergerak ke bawah maka unutk mempermudah perhitungan, kitatetapkan arah ke bawah sebagai arah positif. Persamaan-persamaan yang digunakandalam gerak jatuh bebas adalah :vo = 0 dan a = gketerangan :a1, a2 : silinder bebana3 : beban b : katrol yang dapat bergerak bebasc : tali penggantungd : penyangkut bebane : penghenti silinder f : tiang penggantungg : penjepit silinder Jika pada sistem pesawat dilepaskan penjepitnya, maka sistem akan bergerak dengan percepatan tetap. Besarnya percepatan a berbanding lurus dengan gayanya. Untuk gaya yang konstan, maka percepatan tetap sehingga berlaku persamaan gerak lurus berubah beraturan :xt = ½ at2dimana:t = waktu tempuha = percepatan sistemxt = jarak setelah t detik Setelah beban mb ditahan oleh pengangkut beban, silinder a1 dan a2 tetapmelanjutkan gerakannya dengan kecepatan konstan. Dalam keadaan ini resultan gayayang bekerja pada sistem sama dengan nol (sesuai dengan hukum Newton I ).Sehingga jarak tempuh silinder a1 dan a2 setelah beban tersangkut, dapat dinyatakansebagai berikut :xt = v.tGerak RotasiBila sebuah benda mengalami gerak rotasi melalui porosnya, ternyata pada gerak ini akan berlaku persamaan gerak yang ekuivalen dengan persamaan gerak linier.

Apabila torsi bekerja pada benda yang momen inersianya I, maka dalam bendaditimbulkan percepatan sudut yaitu :Τ = I.αPersamaan Gerak untuk KatrolBila suatu benda hanya dapat berputar pada porosnya yang diam, maka geraknyadapat dianalisa sebagai berikut : NΣF = 0r -T1 – m + T2 + N = 0-T1 + T2 = 0-T1 = T2mgT1 T2Bila beban diputar dan katrol pun dapat berputar pula maka geraknya dapat dianalisissebagai berikut :T1 T2T1 T2m2m1 mΣτ = IαT1.r + T2.r = IαPercepatannya adalah : a = (m+m1) – m2 . gm + m1 + m2 + I/ r2

0 Massa dan Berat

Massa dan berat merupakan dua hal yang berbeda, meskipun dalam keseharian orang sering mencampuradukkan pengertian keduanya.
Misalnya, ada seseorang yang  mengatakan berat tubuhnya 60 kg, padahal yang dimaksud tubuhnya bermassa 60 kg.

Perbedaan massa dan berat
Massa :
1. Menyatakan banyaknya materi yang terkandung pada suatu benda.
2. Besarnya di mana-mana tetap
3. Termasuk besaran skalar (besaran yang hanya memiliki besar saja, tidak memperhitungkan arah)
4. Satuan dalam internasional (SI) adalah kilogram
5. Diukur dengan menggunakan neraca Ohauss

Berat
1. Menyatakan besarnya gaya tarik gravitasi bumi yang bekerja pada suatu benda
2. Besarnya berubah-ubah sesuai kedudukannya (tergantung pada percepatan gravitasi di tempat tersebut).
Semakin jauh dari pusat bumi berat suatu benda semakin berkurang. Demikian juga berat benda di kutub akan lebih besar dibandingkan berat benda di khatulistiwa.
3. Termasuk besaran vektor (besaran yang memiliki besar dan arah)
4. Satuan dalam internasional (SI) adalah newton
5. Diukur dengan menggunakan neraca pegas (dinamometer)

Misalnya, sebuah apel yang  bermassa 200 g akan mempunyai berat yang berbeda-beda ketika ditimbang pada tempat yang berbeda.
Apel yang bermassa 200 g, mempunyai berat 1,96 N  ketika ditimbang dipermukaan bumi (percepatan gravitasi 9,8 m/s²), beratnya 1,952 ketika ditimbang di atas gunung (percepatan gravitasi 9,76 m/s²), bahkan beratnya hanya 0,327 ketika ditimbang di bulan.


Hubungan massa dan berat
Massa dan berat dihubungkan dengan persamaan.
W = m g
W = berat (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)

Contoh Soal
Seorang anak  bermassa 40 kg ketika ditimbang di bumi. Jika percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s² dan percepatan gravitasi bulan 1/6 kali percepatan gravitasi bumi. Tentukan :
a. berat benda di bumi
b. massa benda di bulan
c. berat benda di bulan

Penyelesaian
Diketahui :
m_bm = 40 kg
g_bm = 9,8 m/s²
g_bl = 1/6 x gbm

Ditanya :
a. W_bm
b. m_bl
c. W_bl

Jawab :
a.  W_bm = m_mb. gbm  = 40. 9,8 = 392 N
b. Massa di mana-mana tetap, sehingga m_bm = m_bl = 40 kg
c. W_bl = m_bl. g_bl  = 40. 1/6. 9,8 = 65,3 N

0 Hukum I Newton

Balapan Mobil

 Berdasarkan hukum I Newton, setiap benda akan selalu mempertahankan kedudukannya. Inilah sebabnya sulit mengendalikan mobil yang melaju dengan kencang (mencegah tabrakan). Seperti kencangnya mobil-mobil balap di samping .

 Bunyi hukum I Newton

“Suatu benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap jika tidak ada gaya luar yang bekerja padanya “

Tidak ada gaya luar yang bekerja, berarti resultan gaya sama dengan nol. Atau secara matematis dituliskan sebagai

Hukum I Newton ===> ∑F = 0 untuk benda diam atau benda bergerak lurus beraturan

Hukum I Newton juga menggambarkan bahwa suatu benda akan cenderung mempertahankan keadaan diam atau keadaan bergeraknya.

Contoh

Sebuah gelas yang diletakkan di atas meja. Dan di bawah gelas ditaruh selembar kertas. Kertas ditarik dengan lebih lambat, gelas berpindah dari posisinya. Hal ini disebabkan gaya yang diberikan cukup lama, sehingga gelas tersebut tidak dapat mempertahankan keadaan diamnya.

Saat kertas ditarik dengan cepat, gelas tersebut tetap berada pada posisinya. Hal ini disebabkan gaya yang diberikan dalam waktu singkat (tidak ada gaya yang bekerja padanya). Sehingga gelas tidak bergerak sedikitpun.

Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diamnya disebut dengan inersia/kelembaman.

Sehingga Hukum I Newton disebut juga hukum inersia atau hukum kelembaman.

Besarnya inersia/kelembaman benda ditunjukkan dengan massa (ukuran inersia suatu benda).

Peristiwa sehari-hari yang berkaitan dengan hukum I Newton

Ketika kita berdiri dalam bus yang sedang  melaju kencang, tiba-tiba bus direm, para penumpang akan terdorong ke depan. Demikian juga saat tiba-tiba bus dipercepat (di gas), para penumpang terlempar ke belakang.