Hukum Newton I, II, III Lengkap dengan Rumus dan Contoh Soalnya

Ilustrasi hukum newton. Foto: Adobe Stock

Hukum newton merupakan salah satu materi dalam pelajaran fisika yang sudah dipelajari sejak duduk di bangku Sekolah Menengah Pertama (SMP). Hukum Newton ini pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan fisika, Sir Isaac Newton.

Dalam ilmu fisika, Hukum Newton adalah hukum dasar dinamika yang merumuskan pengaruh gaya terhadap perubahan gerak benda. Rumusan ini kemudian dikenal sebagai Hukum Newton I, Hukum Newton II, dan Hukum Newton III.

Di bawah ini akan dijabarkan lebih lengkap dan terperinci mengenai rumus Hukum Newton I, II, dan III beserta contoh soalnya.

Hukum Newton I

Bunyi Hukum Newton I adalah jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan terus diam. Sementara itu, benda yang mula-mula bergerak, akan terus bergerak dengan kecepatan tetap.

Berdasarkan hal tersebut, dapat disimpulkan bahwa dalam Hukum Newton I, percepatan benda berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut. Selain itu, percepatan juga berbanding terbalik dengan massa atau berat benda itu sendiri.

Ilustrasi rumus hukum newton. Foto: Adobe Stock

Menurut laman M-edukasi Kemdikbud, Hukum Newton I ini juga merupakan sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaannya. Ini disebut dengan sifat kelembaman atau inersia.

Karena itu, Hukum Newton I lantas disebut pula sebagai Hukum Kelembaman. Secara matematis, Hukum Newton I dapat dirumuskan sebagai berikut:

∑ F = 0

Keterangan:

∑F : resultan gaya yang bekerja pada benda (N)

Berikut contoh soal Hukum Newton I sebagaimana dikutip dari buku Praktis Belajar Fisika oleh Aip Saripudin, dkk:

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

Jawab:

ΣF = 0

T – w = 0

T – 50 = 0

T = 50 N

Hukum Newton II

Ilustrasi rumus hukum newton. Foto: Adobe Stock

Hukum Newton II berkaitan dengan kondisi benda yang bergerak dalam keadaan massa benda serta memperhitungkan gaya yang ada pada benda tersebut.

Hasilnya menunjukkan bahwa percepatan benda akan berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut, sedangkan massanya akan berbanding terbalik dengan percepatan benda.

Melalui Hukum Newton II, Newton menyebutkan bahwa percepatan sebuah benda akan berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya serta berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan akan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya.

Hukum Newton II dapat disebut juga sebagai gaya, hal ini dapat ditulis dalam fungsi matematik sebagai berikut:

F = m.a

Keterangan:

F = gaya yang bekerja pada benda (N).

m = massa benda yang diberi gaya (kg).

a = percepatan benda yang diberi gaya ( m/s2 ).

Bila gaya bekerja lebih dari satu ditulis :

∑ F = ∑ m.a

Mengutip buku buku Ajar Dinamika Partikel karya Ilyas dkk, gaya benda kemudian akan menjadi semakin besar jika memperoleh kekuatan gaya yang searah dengan laju benda tersebut bergerak.

Sebaliknya, jika diberikan gaya berlawanan atau bertolak belakang melawan gaya benda, laju gaya akan semakin lambat atau kecepatannya mengecil karena terjadi perubahan kecepatan dan laju yang berubah.

Ada pun contoh soal Hukum Newton II seperti ditulis dalam Buku Praktis Belajar Fisika oleh Aip Saripudin, dkk adalah sebagai berikut:

Sebuah mobil memiliki massa sebesar 2 Kg diam di atas lantai licin, kemudian diberi gaya tertentu dan bergerak dengan percepatan 10m/s2. Berapakah gaya yang harus diberikan kepada mobil tersebut?

Diketahui:

m = 2 Kg

a = 10 m/s2

Ditanya: F ?

Jawab:

F = m.a

= 2 Kg . 10 m/s2

= 20 N

Hukum Newton III

Ilustrasi Sir Isaac Newton. Foto: Adobe Stock

Menurut Hukum Newton III dinyatakan bahwa setiap gaya mekanik selalu muncul berpasangan, yang satu disebut aksi dan yang lain disebut reaksi, sedemikian rupa sehingga aksi = reaksi.

Jadi, menurut Ilyas dkk dalam Buku Ajar Dinamika Partikel, setiap gaya mekanik selalu muncul sebagai akibat saling tindak antara dua benda. Bila benda A dikenai gaya oleh gaya B, maka benda B akan dikenai gaya oleh benda A. Pasangan gaya ini dikenal sebagai pasangan reaksi reaksi.

Hukum Newton III ini juga menjelaskan bahwa tiap aksi akan berkonsekuensi memunculkan reaksi, atau menimbulkan sebab dan akibat. Memberi gaya sebagai sebab akan menghasilkan gaya akibat.

Gaya aksi reaksi ini kemudian akan bekerja dengan saling berlawanan dan berproses pada benda yang berbeda-beda. Sifat pasangan gaya aksi-reaksi adalah sebagai berikut:

Pasangan aksi-reaksi yang memenuhi ketiga sifat ini disebut bentuk lemah Hukum Newton III. Namun, banyak pula pasangan aksi-reaksi yang memenuhi sifat tambahan, yaitu terletak dalam satu garis lurus.

Maka Hukum Ke III Newton dapat dirumuskan sebagai berikut:

∑ Faksi = -∑Freaksi

Selain di atas, ada pula jenis rumus Hukum Newton III lainnya, di antaranya seperti dikutip dari buku Kumpulan Rumus Fisika karya Tulus Baigo:

1. Rumus gaya gesek: Fg = u x N

Keterangan: Fg = gaya gesek (N), u = koefisien gesekan, dan N = Gaya normal (N).

2. Rumus gaya berat: w = m x g

Keterangan: w = Gaya berat (N), m = massa benda (kg), dan g = gravitasi Bumi (m/s2).

3. Rumus berat sejenis: s = p x g

Keterangan: s = berat jenis (N/m3),p = massa jenis (kg/m3), dan g = berat benda (N).

Menghimpun Modul Pembelajaran Fisika kelas 10 oleh Kemdikbud, berikut contoh soal untuk Hukum Newton III:

Seekor ikan yang bergerak dengan siripnya menimbulkan terjadinya gaya aksi reaksi. Tentukan pasangan aksi-reaksi yang ada.

Penyelesaian:

Gaya aksi: gaya dorong yang diberikan sirip ikan kepada air.

Gaya reaksi: gaya dorong yang diberikan air kepada sirip ikan sehingga ikan dapat bergerak

(NDA)