Ketika Sir Isaac Newton menerbitkan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica pada tahun 1687, dia mengubah dunia fisika selamanya. Karya Newton adalah tulang punggung mekanika klasik , berguna untuk menggambarkan segala sesuatu mulai dari gerak planet mengelilingi matahari hingga gerak yang Anda temui dalam kehidupan sehari-hari.
Secara khusus, tiga hukum gerak Newton menggambarkan gerak “sehari-hari”, dibangun di atas karya-karya dari orang-orang seperti Aristoteles dan Galileo untuk memberikan formulasi matematis yang tepat dari beberapa hukum fisika yang paling mendasar.
Sementara mekanika kuantum dan teori relativitas khusus Einstein diperlukan untuk secara akurat menggambarkan gerakan partikel subatomik atau benda yang sangat besar, atau bergerak cepat, hukum gerak Newton masih digunakan oleh para ilmuwan saat ini di luar situasi ekstrem ini. .
Hukum Gerak Pertama Newton
Hukum pertama , seperti yang didefinisikan oleh Ruang Kelas Fisika, menyatakan bahwa: “Sebuah benda diam akan tetap diam dan benda bergerak akan tetap dalam gerak beraturan dengan kecepatan dan arah yang sama kecuali jika ditindaklanjuti oleh gaya yang tidak seimbang.†€
Ini kadang-kadang disebut hukum inersia karena menggambarkan kecenderungan suatu benda untuk tetap tidak berubah (apakah bergerak atau diam) kecuali ada gaya eksternal yang diterapkan. Perhatikan bahwa Anda memerlukan gaya “tidak seimbang” untuk mengubah kecepatan benda; dua kekuatan dengan kekuatan yang sama mendorong ke arah yang berlawanan hanya akan membatalkan satu sama lain.
Ini mungkin tampak aneh di Bumi karena segala sesuatu yang bergerak pada akhirnya akan berhenti, tetapi ini hanya disebabkan oleh hal-hal seperti gaya gesekan dan hambatan udara. Jika Anda melepas kaki dari pedal gas di dalam mobil, mobil pada akhirnya akan berhenti karena gaya yang tidak seimbang ini – Anda harus tetap menginjak pedal gas untuk menyeimbangkan gaya dan melanjutkan dengan kecepatan konstan . Jika Anda mendorong sebuah benda di luar angkasa (jauh dari sumber gravitasi), benda itu akan terus bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan yang sama hingga bertemu dengan gaya lain.
- Sebuah benda bergerak dengan kecepatan konstan atau tetap diam ketika tidak ada gaya total yang diterapkan padanya.
Hukum Gerak Kedua Newton
Hukum kedua menghubungkan gaya total F net yang diterapkan pada sebuah benda dengan perkalian massa benda m dan menghasilkan percepatan a . Hukum ke-2 dinyatakan secara matematis sebagai:
F_{net}=ma
Dengan kata lain, bersih gaya sama dengan massa kali percepatan . Jadi, jika Anda menerapkan gaya total 1 newton (1 N) ke objek dengan massa 1 kg, Anda akan menyebabkannya dipercepat 1 m/s 2 selama gaya diterapkan. Hukum lebih tepatnya dinyatakan sebagai:
bm{F_{net}}=mbm{a}
Huruf tebal mengakui bahwa gaya dan percepatan adalah vektor karena arah gaya dan percepatan adalah impor, serta besarnya. Dalam prakteknya akan ada banyak komponen dari masing-masing dalam arah yang berbeda, dan Anda perlu menggunakan penjumlahan vektor untuk menjelaskan secara lengkap gaya dan gerak benda dalam dua atau tiga dimensi.
Ini menjelaskan apa itu gaya “tidak seimbang”: gaya 5 N dalam arah x akan ditiadakan oleh gaya 5 N dalam arah -x , tetapi jika gaya kedua dalam arah y , mereka akan bergabung menjadi gaya total dan menghasilkan gerakan (yaitu, akselerasi) ke arah yang dapat Anda kerjakan dari komponen.
Hukum Gerak Ketiga Newton
ketiga Newton sering dinyatakan sebagai “untuk setiap aksi ada reaksi yang sama dan berlawanan”, tetapi formulasi yang lebih tepat adalah: jika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua memberikan gaya sama besar dan berlawanan arah pada benda pertama.
Dengan kata lain, semua gaya di alam semesta datang berpasangan, mulai dari dorongan yang Anda rasakan saat mencoba mendorong dinding hingga tarikan yang diberikan Bumi kepada matahari sebagai respons terhadap tarikan gravitasi matahari di Bumi.
Cara terbaik untuk memahami ini adalah dengan memikirkan tentang gaya normal . Ketika sebuah benda berada di tanah, ia mengerahkan gaya ke bawah di tanah karena gravitasi ( beratnya ), dan lantai mengerahkan gaya ke atas pada benda dengan ukuran yang persis sama, yang dikenal sebagai gaya normal. Tanpa ini, objek akan terus berakselerasi ke bawah menuju pusat Bumi, yang pasti akan Anda sadari saat Anda mencoba duduk di kursi lagi!
Saat Anda berjalan, kaki Anda menekan lantai, dan lantai mendorong kembali ke atas kaki Anda sesuai dengan hukum ketiga Newton, yang membantu mendorong Anda ke depan.
