Hukum III Newton

3. Hukum III Newton

Apabila kamu memiliki sepatu roda, coba kamu lakukan kegiatan sederhana untuk menggali konsep Hukum III Newton. Caranya, pakailah sepatu roda, ikatkan sebuah tali pada dinding, lalu tariklah tali tersebut, seperti pada Gambar

9.14. Apakah yang terjadi? Apabila kamu tarik dinding melalui tali, ternyata kamu tertarik oleh dinding. Seolah-olah ada gaya yang menarikmu ke dinding sebagai reaksi dari gaya tarik yang kamu berikan. Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa apabila

Gambar 9.14

kamu memberikan gaya aksi pada suatu benda, ternyata Seorang anak yang memakai benda tersebut akan mengadakan gaya reaksi yang arahnya sepatu roda sedang menarik berlawanan. Apakah kedua gaya tersebut sama? Untuk tali yang diikat pada dinding

untuk membuktikan Hukum III

menjawabnya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 9.7 berikut.

Newton.

Ayo Coba 9.7

Tujuan

Mengidentifikasi besar gaya aksi dan reaksi

Alat dan bahan

Dua neraca pegas dengan skala yang sama

Cara kerja

1. Sediakan dua neraca pegas. Gambar 9.15 2. Ikatkan salah satu ujung neraca pegas A pada dinding.

3. Gabungkan neraca pegas B pada neraca pegas A seperti terlihat Dapatkah kamu membedakan, pada gambar. manakah yang merupakan gaya aksi dan gaya reaksi?

4. Tariklah neraca pegas B, kemudian bacalah hasil pengukuran neraca pegas A dan B. 5. Lakukan kegiatan tersebut untuk gaya tarik yang berbeda-beda.

Gaya dan Penerapannya

Gaya yang ditunjukkan oleh neraca pegas B disebut gaya aksi dan gaya yang ditunjukkan oleh neraca pegas A disebut gaya reaksi.

Pertanyaan

1. Bagaimanakah besar gaya aksi dan reaksi dari hasil penga- matan mu? 2. Bagaimanakah arah kedua gaya tersebut? 3. Bekerja pada benda yang samakah kedua gaya itu? 4. Berilah kesimpulan dari hasil kegiatan tersebut.

Jawaban kamu pada pertanyaan Ayo Coba 9.7 dikenal dengan Hukum III Newton atau Hukum Aksi Reaksi yang menyatakan bahwa apabila sebuah benda mengerjakan gaya (gaya aksi) kepada benda yang lain, benda kedua akan mengerjakan gaya (gaya reaksi) pada benda pertama yang besarnya sama dan arahnya berlawanan.

Secara matematis Hukum III Newton dapat ditulis sebagai berikut.

Gaya aksi = – Gaya reaksi

F aksi =–F reaksi (9–6) Gaya aksi dan reaksi tersebut memiliki besar yang sama,

tetapi berlawanan arah dan bekerja pada dua benda yang berbeda. Kini coba kamu analisis beberapa benda lain yang mengadakan aksi terhadap benda yang lainnya.

a. Gaya Normal

Sebuah benda yang diletakkan di atas meja memiliki resultan gaya sama dengan nol, tetapi bukan berarti tidak ada gaya yang bekerja padanya. Pada benda tersebut ada dua gaya yang saling berlawanan, seperti terlihat pada Gambar 9.16.

Gaya yang arahnya ke bawah terjadi akibat benda tersebut mengalami gaya yang dilakukan oleh pusat bumi, sedangkan gaya ke atas diberikan oleh meja akibat benda

tersebut mengerjakan gaya pada meja. Apakah kedua gaya tersebut aksi-reaksi? Tentu bukan, karena gaya ke atas bukan

Gambar 9.16

diberikan oleh gaya ke bawah. Gaya yang diberikan meja

Sebuah benda yang diam di atas

terhadap benda dengan arah tegak lurus permukaan disebut

meja memiliki resultan gaya nol.

gaya normal (N). Apabila kamu gambarkan seluruh gaya yang bekerja pada benda, akan terlihat seperti Gambar 9.17.

Pasangan aksi-reaksi yang terjadi sebagai berikut.

1. Gaya aksi diberikan bumi pada benda (w) menimbulkan gaya reaksi dari benda ke pusat bumi (w' ). Jadi, pasangan aksi reaksinya:

w = – w'

170 Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

2. Gaya aksi yang diberikan oleh benda pada meja (N) menimbulkan gaya reaksi yang diberikan meja pada

benda (N) yang disebut gaya normal.

N=–N'

b. Gaya Tegang Tali

Sebuah bola yang digantungkan melalui sebuah tali w menimbulkan adanya gaya tegangan pada tali yang disebut

N'

w'

gaya tegang tali (T). Perhatikan Gambar 9.18. Berdasarkan Gambar 9.18, w adalah gaya berat bola

yang dikerjakan bumi pada bola tersebut, sedangkan T 1

adalah gaya tegang tali yang dikerjakan tali pada bola. w dan T 1 bukan pasangan aksi reaksi karena kedua gaya tersebut

Gambar 9.17

bekerja pada sebuah benda yang sama, yaitu bola. Jadi, gaya Seluruh gaya yang bekerja pada apakah pada peristiwa tersebut yang merupakan gaya aksi- benda di atas meja. reaksi? Marilah lihat gaya yang lainnya. w' adalah gaya tarik

benda pada bumi, sedangkan T 2 adalah gaya tegangan tali

pada atap. T 2 ' adalah gaya tarik atap pada tali. T 1 ' adalah gaya

tarik bola pada tali. Pasangan aksi reaksi pada kejadian tersebut adalah

T sebagai berikut. 2

1. Gaya aksi yang dikerjakan pusat bumi pada bola (w) dan T gaya reaksi yang dikerjakan bola pada pusat bumi (w'). 1

w = – w'

2. Gaya aksi yang dikerjakan tali pada bola (T 1 ) dan gaya

reaksi yang dikerjakan bola pada tali (T 1 ').

1 = –T 1 '

3. Gaya aksi yang dikerjakan tali pada atap (T 2 ) dengan gaya reaksi yang dikerjakan atap pada tali (T 2 ').

Gambar 9.18

T 2 = –T 2 '

Gaya-gaya yang bekerja pada

Tuhan telah memberikan hukum alam bahwa benda sebuah bola yang digantung yang dekat ke permukaan bumi selalu jatuh ke permukaan melalui tali. bumi. Mengapa hal itu terjadi? Tuhan pun telah mengatur planet-planet berputar mengelilingi matahari. Gaya apakah yang menjaganya?

Gaya yang menyebabkan suatu benda jatuh ke permukaan bumi adalah gaya tarik bumi. Gaya itu disebut gaya gravitasi. Gaya itulah yang menjaga planet-planet tidak keluar dari orbitnya.

Gaya gravitasi adalah gaya yang terjadi akibat adanya interaksi antara dua buah benda berupa gaya tarik-menarik. Suatu benda yang berada di permukaan bumi tarik-menarik dengan pusat bumi sehingga benda di permukaan bumi selalu tertarik ke arah pusat bumi sebab sifat kelembaman

Gaya dan Penerapannya

Informasi IPA bumi jauh lebih besar dibandingkan sifat kelembamam

benda. Gaya gravitasi inilah yang menyebabkan suatu benda memiliki berat. Gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda bergantung pada jaraknya ke pusat bumi. Semakin jauh dari pusat bumi, gaya gravitasi semakin kecil. Bumi yang kamu tempati ini tidak benar-benar bulat, tetapi memampat di bagian kutubnya dan mengembang di bagian khatulistiwa.

Para penerjun ini

Hal inilah yang menyebabkan gaya gravitasi di kutub lebih

berada dalam keseimbangan

besar daripada di khatulistiwa.

karena adanya dua gaya yang besarnya sama, tetapi

Ayo Coba 9.8

arahnya berlawanan. Gaya gravitasi menyebabkan mereka turun dengan

Tujuan

kecepatan yang semakin Mengidentifikasi perbandingan antara berat dan massa suatu bertambah, tetapi gaya ini

benda

diimbangi oleh gaya gesek

Alat dan bahan

udara yang melambatkan Lima buah beban dengan massa 50 g, 100 g, 150 g, 200 g, dan 250 g, laju turun mereka. Dengan

serta neraca pegas

demikian, para penerjun itu jatuh dengan kecepatan yang

Cara kerja

konstan.

1. Siapkan alat dan bahan

Sumber: www.angkasa-online.com;

2. Ukurlah berat beban dengan neraca pegas. Catatlah hasil

Jendela Iptek: Gaya dan Gerak,1997

pengamatanmu pada tabel.

Massa (kg)

Berat (N)

Berat/Massa (N/kg)

Perhatikan kolom ketiga pada tabel. Apakah nilai perbandingan antara berat dan massa selalu tetap? Besaran apakah itu? Berilah kesimpulanmu.

Perbandingan antara berat dan massa suatu benda akan menunjukkan harga yang tetap. Sesuai dengan hukum II Newton maka besaran itu disebut percepatan gravitasi (g). Apabila berat suatu benda disimbolkan dengan w dan massa benda disimbolkan dengan m, maka percepatan gravitasi (g) dapat ditulis:

g = m atau

w=m.g

172 Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII 172 Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII

g = konstanta gravitasi atau percepatan gravitasi (N/kg)

Satuan N/kg dapat dinyatakan pula dengan satuan m/s 2 .

Percepatan gravitasi bumi di suatu tempat bergantung pada jaraknya dari pusat bumi. Semakin jauh dari pusat bumi, semakin kecil percepatan gravitasinya. Dengan kata lain, berat suatu benda semakin berkurang. Berikut ini suatu data yang diambil dari suatu sumber.

Tabel 9.1 Berat Benda Berdasarkan Ketinggian

Ketinggian dari Permukaan No. Bumi (km)

Berat/Massa (N/kg)

Sumber: World Book Int, 1994

Dari tabel tersebut kamu dapat menyimpulkan bahwa semakin tinggi suatu benda dari permukaan bumi, semakin kecil percepatan gravitasina. Sehingga berat benda tersebut bertambah kecil. Bahkan pada ketinggian tertentu benda tersebut tanpa berat.

Soal Penguasaan Materi 9.3

Kerjakanlah di buku latihanmu.

1. Pada sebuah benda yang massanya 2 kg 3. Jika percepatan gravitasi bumi 10 N/kg, bekerja dua buah gaya yang besarnya

hitunglah berat benda yang massanya 0,5 masing-masing 75 N ke kanan dan 45 N ke

kg, 2 kg, dan 10 kg. berdasarkan Tabel 9.1, kiri.

pada ketinggian berapakah benda tanpa a. Berapakah resultan gaya yang bekerja

bobot? Mengapa hal itu terjadi? pada benda tersebut?

4. Hitunglah berat sebuah benda yang b. Hitung percepatan benda.

massanya 50 kg berada di tempat yang c. Apakah yang terjadi pada benda

percepatan gravitasinya 10 m/s 2 . akibat kedua gaya tersebut?

1 2. Sebuah benda memiliki berat 80 N terletak

5. Bulan memiliki percepatan gravitasi di atas lantai. Pada benda dikerjakan gaya

6 vertikal sebesar 120 N.

percepatan gravitasi bumi. Berapakah a. Berapakah resultan gaya yang bekerja

berat benda yang massanya 6 kg di tempat pada benda tersebut?

yang percepatan gravitasinya 10 m/s 2 b. Hitung percepatan benda.

apabila berada di bulan? c. Apakah yang akan terjadi pada benda

tersebut?

Gaya dan Penerapannya

6. Dua orang sedang mengadakan adu tarik 8. Sebuah benda yang massanya m kg diletak- tambang. A menarik tambang ke kiri

kan pada telapak tangan. Perce patan gravitasi dengan gaya 100 N. Jika keadaan mereka

di tempat itu adalah g m/s 2 . berimbang, hitunglah gaya yang diberikan

a. Hitunglah gaya normal yang dikerja- B. Ke manakah arahnya?

kan pada tangan jika tangan diam. b. Prediksilah besarnya gaya normal yang akan terjadi pada tangan jika tangan digerakkan ke atas dengan percepatan tertentu. A B c. Prediksilah besarnya gaya normal

yang akan terjadi pada tangan jika 7. Sebuah batu yang massanya 3 kg digantung

tangan digerakkan ke bawah. pada seutas tali. Hitunglah gaya tegang tali

yang timbul akibat batu tersebut.