▷ Hukum pertama Newton: pernyataan, contoh dan latihan

Artikel ini menjelaskan hukum pertama Newton, yang juga dikenal sebagai hukum inersia. Selain pernyataan hukum pertama Newton, Anda juga akan melihat contoh hukum ini dan rumus matematikanya. Terakhir, Anda akan dapat berlatih dengan latihan hukum pertama Newton yang diselesaikan selangkah demi selangkah.

Apa hukum pertama Newton?

Pernyataan hukum pertama Newton , disebut juga hukum inersia, menyatakan sebagai berikut:

Suatu benda akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan tetap jika tidak ada gaya luar yang bekerja padanya. Dengan kata lain, suatu gaya harus diterapkan pada suatu benda untuk mengubah keadaan bergerak atau diamnya.

Misalnya suatu benda yang diam di tanah tidak akan bergerak sampai ada gaya yang bekerja padanya.

Oleh karena itu, hukum pertama Newton menyiratkan bahwa jika suatu benda bergerak lurus beraturan, berarti tidak ada gaya luar yang bekerja padanya atau gaya resultan seluruh sistem adalah nol.

Total ada tiga hukum Newton, yang baru saja kita lihat disebut juga prinsip inersia, hukum kedua atau prinsip dasar dinamika, dan hukum ketiga atau prinsip aksi dan reaksi.

Logikanya, ketiga hukum tersebut dinamai menurut nama fisikawan Isaac Newton karena dialah orang pertama yang menjelaskannya dalam karyanya Prinsip Matematika Filsafat Alam . Publikasi ini dianggap sebagai salah satu pilar fisika.

Contoh Hukum Pertama Newton

Mengingat definisi hukum pertama Newton (atau hukum inersia), kita akan menganalisis beberapa contoh aturan ini di bawah.

Contoh nyata dari hukum pertama Newton adalah sofa yang diletakkan di lantai. Jika tidak ada gaya yang diberikan pada sofa, sofa tidak akan bergerak dan akan tetap diam. Namun jika sofa didorong dengan tenaga yang cukup besar, sofa akan memperoleh kecepatan dan karenanya mengubah keadaan geraknya.
Contoh lain dari hukum pertama Newton adalah wahana antariksa yang bergerak dengan kecepatan konstan melintasi ruang angkasa. Setelah pengaruh gravitasi planet-planet diatasi, tidak ada lagi gesekan atau gaya lain apa pun di ruang angkasa. Oleh karena itu, sebuah pesawat luar angkasa bergerak dengan kecepatan konstan melalui ruang angkasa karena tidak ada gaya yang bekerja padanya.
Sebuah mobil yang bergerak dengan kecepatan konstan juga merupakan contoh hukum pertama Newton (atau hukum inersia), karena untuk bergerak tanpa percepatan gaya yang dihasilkan harus nol. Ketika mobil bergerak maju, ada gaya gesek yang bekerja melawan gerak tersebut, sehingga untuk bergerak dengan kecepatan tetap, mesin mobil harus mengerahkan gaya yang besar dan arahnya sama tetapi berlawanan arah. Dengan cara ini kedua gaya saling berlawanan dan mobil bergerak dengan kecepatan yang sama.

Rumus pertama hukum Newton

Untuk memperdalam konsep hukum pertama Newton, pada bagian ini kita akan melihat rumus yang dapat digunakan untuk menyatakan hukum tersebut.

Secara matematis, rumus hukum pertama Newton menyatakan bahwa jika jumlah gaya-gaya suatu sistem adalah nol, maka percepatan sistem tersebut juga nol. Hal sebaliknya juga terjadi.

$\displaystyle \sum F=0 \ \Leftrightarrow \ \frac{dv}{dt}=0$

Demikian pula, jika jumlah gaya adalah nol, maka momentum (atau momentum linier) adalah konstan.

$\displaystyle \sum \vv{F}=0 \ \Leftrightarrow \ \vv{p}=\text{constant}$

Bagaimanapun, ungkapan-ungkapan ini hanya berfungsi untuk menyatakan hukum melalui aljabar. Yang penting adalah Anda memahami arti hukum pertama Newton dan jumlah semua gaya harus nol agar hukum tersebut benar.

Latihan terpecahkan dari hukum pertama Newton

Latihan 1

Berapa gaya yang harus dilakukan lift untuk mengangkat benda bermassa 7 kg?

lihat solusinya

Hal pertama yang perlu kita lakukan untuk menyelesaikan masalah ini adalah menghitung gaya gravitasi bumi yang diberikan pada benda tersebut. Untuk melakukan ini, kami menggunakan rumus gaya berat:

$P=m\cdot g=7\cdot 9,81=68,67 \ N$

Jadi, menurut hukum I Newton, jika elevator memberikan gaya vertikal sebesar 68,67 N ke atas, benda akan tetap diam karena gaya yang dihasilkan sama dengan nol. Oleh karena itu, elevator harus memberikan gaya yang lebih besar dari 68,67 N agar dapat mulai naik.

Latihan 2

Sebuah lift mengangkat sebuah benda yang massanya 100 kg. Pada waktu tertentu, gaya gesek yang melawan gerakan adalah 300 N dan gaya ke atas yang dilakukan oleh kabel adalah 1100 N. Apakah elevator mengalami percepatan, perlambatan, atau bergerak dengan kecepatan konstan?

lihat solusinya

Pertama, kita menghitung gaya gravitasi yang diberikan Bumi pada benda dengan rumus berat:

$P=m\cdot g=100\cdot 9,81=981 \ N$

Jadi jumlah total gaya yang menarik lift ke bawah adalah:

$F_{\text{down}}=300+981=1281 \ N$

Sebaliknya, satu-satunya gaya yang mendorong elevator ke atas adalah gaya kabel.

$F_{\text{up}}=1100 \ N$

Jadi jumlah gaya ke bawah lebih besar daripada gaya ke atas, sehingga elevator melambat pada titik tersebut.

$F_{\text{down}}>F_{\text{up}} \ \longrightarrow \ \text{freins d’ascenseur}” title=”Rendered by QuickLaTeX.com” height=”19″ width=”282″ style=”vertical-align: -6px;”></p> </p> <div class=$

Latihan 3

Sebuah kotak bermassa 60 kg ditarik dengan tali yang membentuk sudut 30º dengan tanah. Jika tali membutuhkan gaya sebesar 120 N untuk menggerakkan kotak dengan kecepatan tetap 10 m/s, berapakah nilai koefisien gesekan kinetik antara kotak dan tanah?

Karena kita mengetahui sudut kemiringan gaya yang diberikan, kita dapat membaginya menjadi gaya vertikal dan gaya horizontal dengan menggunakan perbandingan trigonometri:

Di sisi lain, kita menghitung gaya berat yang diberikan Bumi pada kotak tersebut:

Perlu diingat bahwa gaya F _x dan F _y yang ditunjukkan hanyalah hasil penguraian gaya 120 N, sehingga tidak bekerja secara bersamaan melainkan kedua gaya tersebut menggantikan gaya 120 N.

Karena kotak bergerak dengan kecepatan konstan, ini berarti kotak berada dalam kesetimbangan, sehingga kita dapat menerapkan kondisi kesetimbangan untuk menyelesaikan soal. Pertama-tama kita buat persamaan keseimbangan vertikal untuk mencari gaya normal:

Dan terakhir kita perhatikan persamaan keseimbangan horizontal untuk menentukan koefisien gesekan: