Hukum Newton 1: Pengertian, Bunyi, Rumus, Contoh Soal, dan Penerapannya

Ilustrasi Hukum Newton 1. Unsplash/ engin akyurt

Hukum Newton 1 adalah salah satu dari tiga hukum Newton. Materi ini membahas tentang hukum gerak benda yang penerapannya sangat berkaitan dengan kehidupan sehari-hari.

Mengutip dalam buku Konsep Dasar IPA Hukum Newton, Indah Slamet Budiarti dkk, (2023:13), hukum Newton adalah hukum yang menerangkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya.

Penjelasan tentang Hukum Newton 1

Ilustrasi Hukum Newton 1. Pexels/ Pixabay

Berikut adalah penjelasan mengenai hukum Newton 1 yang terdiri dari pengertian, bunyi dan rumus:

Pengertian

Penemu hukum Newton adalah Isaac Newton (1642-1727). Hukum Newton kesatu menjelaskan tentang keadaan benda jika tidak dipengaruhi oleh gaya.

Dalam buku Fisika Interaktif, Pristiadi Utomo (2007:56), hukum Newton ini didefinisikan sebagai keadaan dimana setiap benda akan tetap diam atau tanpa bergerak lurus jika tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut.

Dapat dikatakan, bahwa percepatan benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut dan berbanding terbalik dengan massa (berat) benda itu sendiri.

Benda pada hukum ini mempunyai sifat yang cenderung mempertahankan keadaan semula dengan sifat kelembaman atau jumlah inersia yang sama.

Momen inersia memiliki bentuk yang beragam, ada momen inersia linear, momen inersia massa, dan momen inersia polar atau kutub.

Bunyi Hukum Newton 1

Hukum Newton yang pertama juga sering dikenal dengan istilah hukum kelembaman atau hukum inersia. Untuk bunyi hukum ini adalah sebagai berikut:

“Apabila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang awalnya diam akan selamanya diam,” atau

“Jika tidak ada gaya eksternal, saat dilihat dari kerangka acuan inersia, maka sebuah benda yang berada dalam keadaan diam akan tetap diam dan benda yang bergerak dengan kecepatan konstan (yaitu dengan kelajuan yang tetap sepanjang suatu garis lurus.”

Rumus Hukum Inersia

Rumus hukum Inersia atau newton yang pertama adalah ∑F = 0 atau Resultan Gaya (kg m/s^2).

Secara matematis hukum Newton satu dapat dirumuskan sebagai berikut: ∑ F = 0 atau F= ma

Keterangan:

∑F : resultan gaya yang bekerja pada benda (N atau kg m/s^2) m : massa benda (kg) a : percepatan benda (m/s^2)

Jika resultan gaya yang bekerja pada benda adalah nol, berarti ada dua kemungkinan yang dialami benda itu, yaitu:

Contoh Soal dan Pembahasan

Ilustrasi Hukum Newton 1. Pexels/ Ron Lach

Setelah mengetahui bunyi dan rumusnya, inilah contoh soal beserta pembahasannya terkait hukum Newton satu agar memberikan gambaran yang lebih jelas lagi:

Contoh 1

Sebuah benda dengan massa 5 kg sedang diam di atas meja. Seorang anak memberikan gaya dorong sebesar 20 N secara horizontal pada benda tersebut. Hitunglah percepatan yang dialami benda tersebut.

Pembahasan

Diketahui:

M = 5 kg F = 20 N

Hukum Newton I: F = m x a

Karena benda sedang diam, maka percepatan yang dialami benda adalah percepatan awal (a) = 0, sehingga:

F = m x a 20 N = 5 kg x 0 = 0

Jadi, percepatan yang dialami benda adalah 0 m/s^2.

Contoh 2

Sebuah benda dengan massa 2 kg sedang bergerak dengan kecepatan 4 m/s ke arah kanan. Tiba-tiba, benda tersebut diberikan gaya gesekan sebesar 8 N ke arah kiri. Hitunglah percepatan yang dialami benda tersebut!

Pembahasan

Diketahui:

m = 2 kg v = 4 m/s F = -8 N (ke arah kiri)

Ditanya: a?

Jawab:

ΣF = m × a -8 N = 2 kg x a a = -8/2 a = -4/s^2

Percepatan yang dialami oleh benda di atas adalah -4 m/s^2 ke arah kiri.

Contoh 3

Sebuah balok dengan massa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali diikatkan pada atap. Jika balok dalam keadaan diam, maka berapakah tegangan tali?

Pembahasan

Diketahui:

w = 50 N

Ditanya: T?

Jawab:

ΣF = 0 T – w = 0 T – 50 = 0 T = 50 N

Jadi, gaya tegangan tali yang diberikan pada balok adalah 50 Newton.

Contoh 4

Sebuah ikan dengan massa 0,7 kg menggantung pada ujung tali. Jika percepatan gravitasi (g) adalah 10 m/s², maka berapakah besar tegangan tali?

Pembahasan

Diketahui:

w = 0,7 g a = 10 m/s^2

Ditanya: T?

Jawab:

ΣF = 0 T – w = 0 T = w T = mg T = 0,7 kg × 10 m/s² T = 7 N

Untuk itu, diperoleh jawaban bahwa besar tegangan tali adalah 7 Newton.

Contoh 5

Sebuah balok bermassa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam maka berapakah tegangan talinya?

Pembahasan

Diketahui:

w = 50 N

Ditanya: T?

Jawab:

ΣF = 0 T – w = 0 T – 50 = 0 T = 50 N

Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut adalah 50 Newton.

Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-Hari

Ilustrasi Hukum Newton 1. Pexels/ Jose Manuel Gonzalez Lupiañez Photography

Sebagai bidang studi yang berhubungan dengan gerak, hukum Newton kesatu ini dapat dijumpai penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, seperti berikut ini:

1. Mobil Bergerak dan Berhenti Mendadak

Saat menaiki mobil yang bergerak cepat kemudian direm secara tiba-tiba, penumpang di kursi akan otomatis terdorong ke depan. Sebaliknya, saat mobil berjalan pelan lalu tiba-tiba digas mendadak, maka penumpang di kursi mobil akan terdorong ke belakang.

2. Benda di Atas Kain

Percobaan peletakan koin, gelas, vas bunga atau benda lain di atas kain, jika kain tersebut ditarik dengan cepat, maka benda tersebut akan tetap berada di tempat asalnya.

Ini terjadi karena benda-benda tersebut memiliki kelembaman dan cenderung mempertahankan keadaan diamnya meskipun kain ditarik.

3. Ayunan

Ayunan yang bergerak bolak-balik ternyata mempunyai prinsip kerja hukum Newton satu. Di mana, ayunan akan terus bergerak bolak-balik dengan kecepatan konstan sampai ada gaya luar yang mempengaruhi gerakannya.

4. Buku yang Diam di Atas Meja

Buku yang ditaruh diatas meja akan diam dan tidak jauh kecuali adanya gaya dari luar yang bekerja pada buku tersebut, yang menyebabkan buku akan bergerak atau terjatuh dari meja.

5. Bola Menggelinding di Atas Es

Bola yang menggelinding di atas permukaan es licin akan terus menggelinding dengan kecepatan konstan (tetap) karena tidak ada gaya luar yang memengaruhi pergerakannya. Hal ini terjadi karena hampir tidak ada gesekan antara bola dan permukaan es yang licin.

6. Pemain Ice Skating

Pemain ice skating meluncur dapat meluncur tanpa mengeluarkan tenaga karena lapangan es yang licin. Gaya gesekan antara sepatu dan permukaan sangat kecil, sehingga pemain dapat mempertahankan kecepatannya yang konstan.

7. Dua Badak Bermassa Sama

Dua badak yang memiliki massa yang sama, kemudian saling mendorong, kedua badak tersebut tidak ada yang bergeser dari posisinya. Hal ini disebabkan karena gaya yang sama di antara keduanya berada dalam keadaan diam dan tidak ada perpindahan.

8. Pensil di Luar Angkasa

Percobaan ini pernah dilakukan oleh seorang astronot yang mendorong pensil di luar angkasa. Astronot kemudian mengamati bahwa pensil tersebut bergerak lurus dengan kecepatan yang tetap dan baru berhenti setelah menabrak dinding pesawat luar angkasa.

Adapun penyebabnya adalah tidak adanya gaya gesekan atau hambatan udara yang dapat menghentikan pergerakan pensil. Oleh karenanya, pensil akan mempertahankan kecepatannya yang konstan sampai ada gaya lain yang bertindak padanya.

9. Pembangunan Infrastruktur

Ketika membangun jembatan kereta, jalan layang, terowongan, bendungan, viaduct, menara transisi, gedung bertingkat, daya dukung fondasi bangunan, analisis getaran lantai jembatan, perilaku bangunan tinggi dalam merespon gempa, perencanaan kapasitas balok dan kolam beton, dan pembangunan lainnya, rumus utama yang menjadi acuan adalah hukum Newton yang pertama.

Di mana, “jumlah gaya (momen gaya) harus sama dengan nol”, yang bertujuan untuk mengurangi goyangan atau gerakan pada bangunan.

Dalam pelajaran IPA atau Fisika, Hukum Newton 1 menjadi dasar penting dalam memahami prinsip dasar gerak benda serta landasan untuk hukum-hukum Newton yang lain, seperti hukum Newton 2 (Hukum Gerak) dan hukum Newton 3 (Tindakan dan Reaksi). (fat)