Aplikasi Hukum Newton

APLIKASI HUKUM NEWTON

1. Gerak benda pada bidang miring

Kalian telah mengetahui bahwa sebuah benda yang diletakkan di atas meja tidak akan jatuh. Hal itu karena adanya gaya lain yang bekerja pada benda selain gaya berat, yaitu gaya normal. Ingat, arah gaya normal selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Misalnya, sebuah benda yang bermassa m diletakkan pada bidang miring licin yang membentuk sudut q terhadap bidang horizontal. Jika diambil sumbu X sejajar bidang miring dan sumbu Y tegak lurus dengan bidang miring, maka komponen-komponen gaya beratnya adalah sebagai berikut.

Komponen gaya berat pada sumbu X adalah Wx = mg sin

Komponen gaya berat pada sumbu Y adalah Wy = mg cos

Gaya-gaya yang bekerja pada sumbu Y adalah sebagai berikut.

ΣF_y = N - W_y

atau

ΣF_y= N – mg cos

Karena benda tidak bergerak pada sumbu y, maka ΣF_y=0 atau N = mg cos

Gaya-gaya yang bekerja pada sumbu x adalah sebagai berikut.

ΣF_x = mg sin

Karena benda bergerak pada sumbu X (gaya yang menyebabkan benda bergerak adalah gaya yang sejajar dengan bidang miring), maka percepatan yang dialami oleh benda adalah sebagai berikut.

ΣF_x = m.a

mg sin= m.a

 atau

a = g sin

2. Gerak benda yang dihubungkan dengan katrol

Misalnya dua buah benda ma dan mb dihubungkan dengan seutas tali melalui sebuah katrol licin (tali dianggap tidak bermassa). Jika ma > mb, maka ma akan bergerak ke bawah (positif) dan mb bergerak ke atas (negatif) dengan percepatan sama. Untuk menentukan besarnya percepatan dan tegangan tali pada benda, Anda dapat lakukan dengan meninjau gaya-gaya yang bekerja pada masing-masing benda.

Tinjau benda m_a :

ΣF_a = m_a × a

m_a × g – T = m_a × a  ↔  T = m_a × g – m_a × a

Tinjau benda m_b :

ΣF_b = m_b × a

T – m_b × g = m_b × a  ↔  T = m_b × g + m_b× a

Karena Anda anggap tali tidak bermassa dan katrol licin, maka gesekan antara katrol dan tali juga diabaikan. Sehingga tegangan tali di manamana adalah sama. Oleh karena itu, dari persamaan-persamaan di atas Anda dapatkan persamaan sebagai berikut.

m_a × g – m_a × a = m_b × g + m_b × a

m_a × g – m_b× g = m_a × a + m_b × a

(m_a – m_b) g = (m_a + m_b) a

a =g

3. Gaya tekan kaki pada lantai lift

Suatu hal aneh terjadi saat bobot seseorang yang sedang menaiki lift ditimbang. Bobot orang tersebut ternyata berbeda ketika lift diam, bergerak turun, dan bergerak naik. Bagaimana hal tersebut dapat terjadi? Menurut hukum-hukum Newton, hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.

• Pada lift diam atau bergerak dengan kecepatan tetap, maka percepatannya nol. Oleh karena itu, berlaku keseimbangan gaya (hukum I Newton). 

ΣF_y = 0

N – mg = 0

Karena mg = w, maka N = w

Jadi, gaya tekan kaki pada saat lift diam atau bergerak dengan kecepatan tetap adalah sama dengan gaya berat orang tersebut.

Lift Diam

• Jika lift bergerak ke atas dengan percepatan, maka besarnya gaya tekan kaki pada lantai lift dapat ditentukan sebagai berikut. 

ΣF_y = m × a

N – mg = m × a

N = mg + m × a

Sebagai acuan pada gerak lift naik, gaya – gaya  yang searah dengan arah gerak lift diberi tanda positif dan yang berlawanan di beri tanda negatif.

Lift Naik

• Berdasarkan penalaran yang sama seperti saat lift bergerak ke atas, maka untuk lift yang bergerak ke bawah Anda dapatkan persamaan sebagai berikut.

ΣF_y = m × a

mg – N = m × a

   N = mg – m × a

Lift Turun