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 ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad, dan dapat dirangkum sebagai berikut:
1. Hukum pertama Newton
Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.
Hukum I: Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya.
Hukum ini menyatakan bahwa jika resultan gaya (jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda) bernilai nol, maka kecepatan benda tersebut konstan. Dirumuskan secara matematis menjadi:
Artinya :
- Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
- Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
Hukum pertama newton adalah penjelasan kembali dari hukum inersia yang sudah pernah dideskripsikan oleh Galileo. Dalam bukunya Newton memberikan penghargaan pada Galileo untuk hukum ini. Aristoteles
berpendapat bahwa setiap benda memilik tempat asal di alam semesta:
benda berat seperti batu akan berada di atas tanah dan benda ringan
seperti asap berada di langit. Bintang-bintang akan tetap berada di
surga. Ia mengira bahwa sebuah benda sedang berada pada kondisi
alamiahnya jika tidak bergerak, dan untuk satu benda bergerak pada garis
lurus dengan kecepatan konstan diperlukan sesuatu dari luar benda
tersebut yang terus mendorongnya, kalau tidak benda tersebut akan
berhenti bergerak. Tetapi Galileo menyadari bahwa gaya diperlukan untuk
mengubah kecepatan benda tersebut (percepatan),
tapi untuk mempertahankan kecepatan tidak diperlukan gaya. Sama dengan
hukum pertama Newton : Tanpa gaya berarti tidak ada percepatan, maka
benda berada pada kecepatan konstan.
2. Hukum kedua Newton
Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama dengan banyaknya perubahan momentum linier p terhadap waktu :
Karena hukumnya hanya berlaku untuk sistem dengan massa konstan, variabel massa (sebuah konstan) dapat dikeluarkan dari operator diferensial dengan menggunakan aturan diferensiasi. Maka,
Dengan F adalah total gaya yang bekerja, m adalah massa benda, dan a adalah percepatan benda. Maka total gaya yang bekerja pada suatu benda menghasilkan percepatan yang berbanding lurus.
Massa yang bertambah atau berkurang dari suatu sistem akan
mengakibatkan perubahan dalam momentum. Perubahan momentum ini bukanlah
akibat dari gaya. Untuk menghitung sistem dengan massa yang bisa
berubah-ubah, diperlukan persamaan yang berbeda.
Sesuai dengan hukum pertama,
turunan momentum terhadap waktu tidak nol ketika terjadi perubahan
arah, walaupun tidak terjadi perubahan besaran. Contohnya adalah gerak melingkar beraturan. Hubungan ini juga secara tidak langsung menyatakan kekekalan momentum:
Ketika resultan gaya yang bekerja pada benda nol, momentum benda
tersebut konstan. Setiap perubahan gaya berbanding lurus dengan
perubahan momentum tiap satuan waktu.
Hukum kedua ini perlu perubahan jika relativitas khusus diperhitungkan, karena dalam kecepatan sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak mendekati momentum sebenarnya.
3. Hukum ketiga Newton
Lex III: Actioni contrariam semper et æqualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse æquales et in partes contrarias dirigi. |
Hukum ketiga : Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah. |
Benda apapun yang menekan atau menarik benda lain mengalami tekanan
atau tarikan yang sama dari benda yang ditekan atau ditarik. Kalau anda
menekan sebuah batu dengan jari anda, jari anda juga ditekan oleh batu.
Jika seekor kuda menarik sebuah batu dengan menggunakan tali, maka kuda
tersebut juga "tertarik" ke arah batu: untuk tali yang digunakan, juga
akan menarik sang kuda ke arah batu sebesar ia menarik sang batu ke arah
kuda.
Hukum ketiga ini menjelaskan bahwa semua gaya adalah interaksi antara benda-benda yang berbeda, maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda. Jika benda A mengerjakan gaya pada benda B, benda B secara bersamaan akan mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda A
dan kedua gaya segaris. Seperti yang ditunjukan di diagram, para
peluncur es (Ice skater) memberikan gaya satu sama lain dengan besar
yang sama, tapi arah yang berlawanan. Walaupun gaya yang diberikan sama,
percepatan yang terjadi tidak sama. Peluncur yang massanya lebih kecil
akan mendapat percepatan yang lebih besar karena hukum kedua Newton. Dua
gaya yang bekerja pada hukum ketiga ini adalah gaya yang bertipe sama.
Misalnya antara roda dengan jalan sama-sama memberikan gaya gesek.
Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda,
dan tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu
memiliki dua ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang
berlawanan. Atau sebuah ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.
Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu
dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan
benda B memberikan gaya terhadap satu sama lain.
Dengan
- Fa,b adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan
- Fb,a adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.
Newton menggunakan hukum ketiga untuk menurunkan hukum kekekalan momentum, namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan momentum adalah ide yang lebih mendasar (diturunkan melalui teorema Noether dari relativitas Galileo
dibandingkan hukum ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang membuat
hukum ketiga newton seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika medan gaya memiliki momentum, dan dalam mekanika kuantum.
sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_gerak_Newton