APLIKASI HUKUM NEWTON DALAM DINAMIKA GERAK

Aplikasi Hukum Newton dalam Mekanisme Gerak

Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang hukum-hukum Newton, yaitu hukum I Newton, hukum II Newton, dan hukum III Newton. Hukum I Newton membahas tentang sifat kelembaman/ inersia suatu benda di mana benda memiliki kecenderungan untuk mempertahankan posisinya karena resultan gaya yang bekerja sama dengan nol, hukum II Newton membahas gerak benda dengan percepatan tertentu, dan hukum III Newton membahsan tentang gaya aksi reaksi.
Nah, pada topik ini, kalian akan belajar tentang aplikasi hukum Newton dalam mekanisme gerak. Untuk memudahkan pemahaman kalian, buatlah diagram bebas sistem gaya yang bekerja pada suatu benda.

Apa itu diagram bebas? Diagram bebas adalah diagram terpisah yang digunakan untuk memperlihatkan semua gaya yang bekerja pada benda atau sistem.

Seseorang (O) mendorong balok B dan A dengan gaya F_OA. Percepatan yang dilakukan oleh orang tersebut dirumuskan dengan hukum Newton.

Keterangan:
F_AO = gaya aksi yang diberikan orang kepada benda B;
F_OA = gaya reaksi yang dilakukan benda B kepada orang;
F_AB = gaya aksi yang diberikan benda B kepada benda A;
F_BA = gaya reaksi yang diberikan benda A kepada benda B;
F_OL = gaya aksi orang kepada lantai; dan
F_LO = gaya reaksi lantai kepada orang.

Dari gambar di atas terlihat bahwa ada pasangan gaya aksi reaksi antara orang dengan benda B yang besarnya adalah sebagai berikut.

F_{O B} = - F_{B O}

Balok B menekan balok A, sehingga timbul gaya aksi-reaksi yang besarnya sebagai berikut.

F_{B A} = - F_{A B}

Agar dapat bergerak ke depan, orang tersebut harus menekan lantai ke belakang dengan gaya F_OL, akibatnya lantai akan memberikan gaya F_LOpada orang. Apabila lantai licin, maka orang tersebut tidak akan mampu mendorong balok ke depan). Berdasarkan hukum II Newton.

\sum F_{B} = m_{B} a_{B}

F_{O A} - F_{A B} = m_{B} a_{B}

F_{O A} - m_{A} a_{A} = m_{B} a_{B}

Oleh karena A dan B selalu kontak (bersentuhan), maka percepatan benda A dan benda B bernilai sama, sehingga persamaannya dirumuskan sebagai berikut.

F_{O A} - m_{A} a = m_{B} a

F_{O A} = m_{B} a + m_{A} a

F_{O A} = (m_{B} + m_{A}) a

a = \frac{F_{O A}}{m_{B} a + m_{A} a}

📖 Contoh soal

Sebuah balok bermassa m ditarik dengan gaya F. Balok berada di lantai yang sangat licin. Hitunglah besarnya gaya normal balok dan percepatan yang dialami oleh balok!

Arah sumbu y benda dalam keadaan diam, sehingga berlaku hukum I Newton.

\sum F_{y} = 0

N - w = 0

N = w

N = m g

Besar percepatan yang dialami benda mengikuti aturan hukum II Newton

\sum F_{x} = m a

F = m a

a = \frac{F}{m}

Untuk mengasah pemahaman kalian tentang aplikasi hukum Newton dalam mekanisme gerak, kerjakan soal-soal yang telah tersedia. Selamat belajar!

MARI BERBAGI UNTUK SESAMA