Hukum Newton dan Pesawat Sederhana

Dalam dunia fisika, Hukum Newton dan konsep pesawat sederhana memiliki peran sentral dalam memahami gerakan benda dan mekanisme sederhana yang membantu kita melaksanakan tugas sehari-hari. Dalam artikel ini, kita akan merinci setiap hukum Newton dan menyelami pesawat sederhana, mengungkap rahasia dinamika yang merajai alam semesta.

Hukum Newton: Fondasi Dinamika Fisika

1. Hukum Newton Pertama: Hukum Inersia

• Definisi: Sebuah benda akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja padanya.
• Contoh Aplikasi: Keberlanjutan mobil yang berhenti ketika rem diterapkan.

2. Hukum Newton Kedua: Hukum Percepatan

• Definisi: Gaya yang diberikan pada benda sama dengan massa benda tersebut dikalikan dengan percepatannya (
  $�=��$
• Contoh Aplikasi: Menghitung kecepatan mobil dengan mempertimbangkan gaya yang diberikan oleh mesin.

3. Hukum Newton Ketiga: Hukum Aksi dan Reaksi

• Definisi: Setiap aksi memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.
• Contoh Aplikasi: Mendorong dinding; dinding memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah.

Pesawat Sederhana: Mekanisme Sederhana untuk Pekerjaan

1. Tuas: Memanfaatkan Lengan untuk Menyelesaikan Pekerjaan

• Definisi Pesawat Sederhana: Alat yang memanfaatkan prinsip mekanika sederhana untuk mempermudah pekerjaan.
• Contoh Aplikasi: Gunting sebagai pesawat sederhana yang menggunakan tuas untuk memotong.

2. Katrol: Mengurangi Beban dengan Meningkatkan Jarak

• Definisi Pesawat Sederhana: Katrol memungkinkan pengguna untuk mengangkat beban yang lebih berat dengan mengurangi kekuatan yang diperlukan.
• Contoh Aplikasi: Penggunaan katrol dalam konstruksi untuk mengangkat beban besar.

3. Bidang Miring: Mengubah Arah Gaya Gravitasi

• Definisi Pesawat Sederhana: Bidang miring memanfaatkan kemiringan untuk mengurangi gaya gravitasi yang diperlukan untuk mengangkat beban.
• Contoh Aplikasi: Jalan bebas hambatan untuk pejalan kaki atau mobil.

Penerapan Hukum Newton dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Transportasi:

Hukum Newton mendasari perancangan kendaraan dan cara mereka bergerak, memungkinkan kita untuk merencanakan rute dan meningkatkan efisiensi bahan bakar.

2. Olahraga:

Dalam olahraga seperti tenis atau sepak bola, pemahaman hukum Newton membantu atlet merancang strategi dan teknik berdasarkan prinsip-prinsip dinamika.

Pesawat Sederhana dalam Teknologi Modern

1. Kran Hidraulis:

Sistem kran hidraulis menggunakan prinsip pesawat sederhana untuk mengangkat beban yang besar dengan menerapkan tekanan fluida.

2. Elevator:

Elevator modern memanfaatkan pesawat sederhana untuk menggerakkan kabin naik dan turun dengan efisien.

Kesimpulan: Membuka Pintu untuk Pemahaman Mendalam

Melalui pemahaman mendalam tentang hukum Newton dan pesawat sederhana, kita dapat merinci rahasia gerakan benda dan memanfaatkannya dalam berbagai konteks. Baik dalam merancang teknologi canggih atau memahami dasar-dasar mekanika sehari-hari, pengetahuan ini membentuk dasar penting dalam pemahaman kita tentang dunia fisika yang mengelilingi kita.

Contoh Soal Hukum Newton I

1. Sebuah bola dengan massa 2 kg ditempatkan di atas lantai licin.

Jika tidak ada gaya gesekan yang bekerja maupun gaya eksternal yang diberikan, apakah bola tersebut akan tetap diam?

Jawab: Ya, karena tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada bola, sehingga gaya bendanya nol.

2. Sebuah mobil dengan kecepatan konstan 60 km/jam berjalan lurus di atas jalan raya yang rata.

Apakah mobil tersebut memenuhi hukum pertama Newton?

Jawab: Ya, karena mobil bergerak dengan kecepatan konstan dan geraknya tidak berubah.

Hukum Newton II

Contoh Soal Hukum Newton II

Sebuah benda memiliki massa 5 kg dan mendapatakn gaya sebesar 10 N. Berapa percepatan benda tersebut?

Jawab:

Diketahui: F = 10 N, m = 5 kg, a = ?

Rumus hukum Newton II adalah F = m x a

Maka, a = F/m = 10 N / 5 kg = 2 m/s2.

Hukum Newton III

Contoh Soal Hukum Newton III

Saat mendorong sebuah keranjang belanja di pasar swalayan, keranjang juga memberikan gaya pada Moms. Jelaskan gaya aksi dan reaksi pada situasi tersebut!

Jawab:

Gaya aksi adalah gaya yang dihasilkan ketika seseorang mendorong keranjang belanja.

Sedangkan gaya reaksi adalah gaya yang dihasilkan oleh keranjang belanja ketika keranjang itu memberikan tekanan ke tangan pendorong.

5 Contoh Soal Pesawat Sederhana dan Cara Penyelesaiannya

1. Sebuah pengungkit digunakan untuk memindahkan sebuah batu yang beratnya 900 N. Bila panjang lengan kuasa adalah 120 cm dan lengan beban 20 cm, besar gaya minimum yang dibutuhkan adalah

a. 200N

b. 180N

c. 150N

d. 100 N

Pembahasan

Pada pengungkit berlaku w/F = lk/lb atau F = w x lb/k

= 900 N x 20 cm/120 cm

= 150 N

Jadi, besar gaya minimun yang dibutuhkan pengungkit untuk memindahkan batu adalah 150 N (c)

2. Seorang anak hanya mampu mengerahkan gaya maksimum sebesar 100 N. Dengan sebuah tuas yang memiliki panjang lengan kuasa dan lengan beban berturut-turut 100 cm dan 20 cm, berapa beban maksimum yang dapat diangkatnya?

a. 1.200 N

b. 1.000 N

C. 750 N

d. 500 N

Pembahasan:

w/F = lk/lb

w = F x lk/lb

= 100 N x 100 cm/20 cm

= 500 N

Jadi, beban maksimum yang dapat diangkat sang anak yakni 500 N (d)

3. Sebuah tongkat panjangnya 180 cm akan dijadikan pengungkit untuk memindahkan beban yang beramya 2.000 N Agar hanya diperlukan gaya sebesar 400 N maka titik tumpu harus berjarak ... dari beban.

a. 10 cm

b. 20 cm

c. 30 cm

d. 40 cm

Pembahasan:

lk/lb = w/F

= 2.000 N/400 N = 5 atau lk = 5lb

Karena panjang tongkat 180 cm, maka

lk + lb = 180 cm

5lb + lb = 180 cm

6 lb = 180 cm

lb = 180 cm/6

= 30 cm

Jadi, titik tumpu tongkat harus berjarak 30 cm dari beban. (c)

4. Sebuah 2 kator majemuk diketahui memiliki beban 210 N. Agar beban dapat terangkat, maka besar gaya minimal adalah ...

a. 55 N

b. 70 N

c. 75 N

d. 80 N

Pembahasan

Jumlah katrol yang digunakan 3 maka keuntungan mekanis sistem juga dengan 3:

w/F = 3 atau F = w/3 = 210 N/3 = 70 N

Jadi, besar gaya yang dibutuhkan adalah 70 N. (b)

5. Sebuah peti seberat 1.000 N hendak dipindahkan ke atas bak truk yang tingginya 1,5 m dengan bantuan bidang miring yang panjangnya 3 m. Besar gaya yang diperlukan adalah ...

a. 200 N

b. 300 N

c. 400 N

d. 500 N

Pembahasan

Cara 1

Km = w/F = s/h atau

F = w.h/s

= 1.000 N x 1,5 m/3m = 500 N

Cara 2 dengan rumus usaha.

W = w x h

= 1.000 N x 1,5 m

= 1.500 J

F = W/s

= 1.500 J/3 m

= 500 N.

Jadi, besaran gaya yang diperlukan untuk mengangkat peti adalah 500 N. (d)

Source : https://www.wardayacollege.com/fisika/energi/hukum-kekekalan-energi/pesawat-sederhana/

Artikel dibuat berdasarkan catatan mandiri mata kuliah terkait, PPT dari kampus, jurnal ilmiah, serta dibantu dengan AI ChatGPT, Grammarly, dan Scholarcy.