Hukum Newton 2, juga dikenal sebagai Hukum Gerak Newton atau Hukum Percepatan. Ini merupakan salah satu dari tiga hukum gerak yang dirumuskan oleh Sir Isaac Newton dalam karyanya “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” pada tahun 1687.
Hukum ini merupakan dasar untuk memahami gerak benda dan menjelaskan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan dalam mekanika klasik. Jika gaya dan percepatan memiliki arah yang berbeda, maka perlu mempertimbangkan arah positif dan negatif dalam rumus tersebut.
Rumus Hukum Newton 2
Perumusan hukum ini secara matematis dapat dijabarkan sebagai berikut:
F = m x a
Di mana:
F : merupakan gaya total yang bekerja pada benda dalam Newton (N).
m : adalah massa benda dengan satuan kilogram (kg).
a : adalah percepatan benda dalam m/s²
Rumus ini menyatakan bahwa jika gaya total yang bekerja pada suatu benda meningkat, maka percepatan benda juga akan meningkat, asalkan massa benda tersebut tetap konstan.
Sebaliknya, jika massa benda meningkat, percepatannya akan menurun jika gaya yang bekerja pada benda tetap konstan.
Bunyi Hukum Newton 2
“Percepatan yang terjadi karena perubahan dari kecepatan pada suatu benda akan sebanding dengan resultan gaya atau jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut dan akan berbanding terbalik dengan massa benda”
Saat benda bergerak, cepat atau lambat akan mempengaruhi arah geraknya. Jadi benda bergerak pasti mempunyai percepatan.
Contoh Penerapan Rumus
1. Contoh 1
Salah satu contoh penerapan Hukum Newton 2 adalah ketika kita mendorong sebuah mobil yang mogok. Jika kita menerapkan gaya pada mobil dengan kuat dan konstan, mobil tersebut akan mengalami percepatan yang sebanding dengan gaya yang diberikan.
Misalkan kita memiliki mobil dengan massa 1000 kilogram (m = 1000 kg) yang mogok di jalan raya datar. Kita mendorong mobil tersebut dengan gaya sebesar 500 Newton (F = 500 N). Dalam hal ini, penerapan hukum ini dapat digunakan untuk menghitung percepatan mobil.
Menurut rumus dasarnya F = m x a, kita dapat mengubah rumus tersebut untuk mencari nilai percepatan (a) sehingga menjadi = a = F / m
Substitusikan nilai gaya (F = 500 N) dan massa (m = 1000 kg) ke dalam rumus tersebut menjadi
a = 500 N / 1000 kg a = 0.5 m/s²
Dengan demikian, mobil yang kita dorong akan mengalami percepatan sebesar 0.5 meter per detik kuadrat. Ini berarti setiap detik, kecepatan mobil akan meningkat sebesar 0.5 meter per detik.
2. Contoh 2
Contoh lain penerapan hukum ini adalah ketika kita melempar bola. Ketika kita memberikan gaya pada bola dengan melemparnya, gaya tersebut akan menghasilkan percepatan pada bola sebanding dengan gaya tersebut. Semakin besar gaya yang diberikan, semakin besar percepatan bola.
Perhatikan bahwa Hukum Newton kedua hanya berlaku jika massa benda tetap konstan. Jika massa berubah, seperti dalam kasus roket yang melepaskan bahan bakar, diperlukan penggunaan konsep yang lebih lanjut, seperti Hukum Kekekalan Momentum.
Contoh Soal untuk Pemahaman
Berikut ini adalah beberapa contoh soal Hukum Newton 2 yang bisa digunakan untuk membantu pemahaman dan sebagai latihan:
1. Contoh Soal 1
Sebuah benda dengan massa 5 kg mengalami percepatan 4 m/s² karena gaya yang diberikan. Berapa besar gaya yang bekerja pada benda tersebut?
Solusi:
Dalam hal ini, kita dapat menggunakan rumus:
F = m x a
F = 5 kg x 4 m/s²
F = 20 N
Jadi, pada benda tersebut besar gaya yang bekerja sebesar 20 Newton.
2. Contoh Soal 2
Sebuah mobil dengan massa 1200 kg memiliki percepatan sebesar 6 m/s². Berapa besar gaya total yang bekerja pada mobil tersebut?
Solusi:
Menggunakan rumus dasar: F = m x a.
F = 1200 kg x 6 m/s²
F = 7200 N
Jadi, gaya total yang bekerja pada mobil tersebut adalah 7200 Newton.
3. Contoh Soal 3
Sebuah benda dengan massa 2 kg ditarik dengan gaya sebesar 10 N. Berapa besar percepatan benda tersebut?
Solusi:
Menggunakan rumus dasar:
F = m x a
10 N = 2 kg x a
a = 5 m/s²
Jadi, percepatan benda tersebut adalah 5 m/s².
4. Contoh Soal 4
Sebuah kotak berada di atas meja. Kotak tersebut memiliki massa 8 kg. Jika gaya gesekan yang bekerja pada kotak adalah 40 N, berapa besar percepatan kotak tersebut?
Solusi:
Menggunakan rumus dasar:
F = m x a
40 N = 8 kg x a
a = 5 m/s²
Jadi, percepatan kotak tersebut adalah 5 m/s².
5. Contoh Soal 5
Sebuah balok dengan massa 10 kg ditarik ke atas dengan gaya sebesar 100 N. Jika ada gaya gesekan sebesar 50 N yang bekerja ke arah berlawanan, berapa besar percepatan balok tersebut?
Solusi:
Menggunakan rumus dasar:
F = m x a
50 N = 10 kg x a
a = 5 m/s²
Jadi, percepatan balok tersebut adalah 5 m/s².
Unsur-Unsur dalam Hukum Newton 2
Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Percepatan, melibatkan beberapa unsur yang saling terkait. Berikut adalah unsur-unsur yang terkait:
1. Massa (m)
Massa adalah ukuran jumlah materi atau sifat fisika dari suatu benda. Dalam hukum ini, massa benda menjadi faktor penting dalam menentukan respons atau tanggapan benda terhadap gaya yang bekerja padanya.
Semakin besar massa (berat) benda, maka untuk memberikan percepatan yang sama maka gaya yang dibutuhkan akan semakin besar.
2. Percepatan (a)
Percepatan adalah perubahan kecepatan suatu benda selama periode waktu tertentu. Hukum ini menyatakan bahwa percepatan suatu benda sebanding secara langsung dengan gaya yang diberikan padanya dan berbanding terbalik dengan massa benda.
Jika gaya diberikan pada benda dengan massa yang sama, benda dengan massa yang lebih kecil akan mengalami percepatan yang lebih besar dibandingkan benda dengan massa yang lebih besar.
3. Gaya (F)
Gaya adalah besaran vektor yang menggambarkan interaksi atau pengaruh suatu objek terhadap objek lain. Gaya merupakan penyebab utama perubahan kecepatan atau percepatan suatu benda.
Hukum ini menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding secara langsung dengan massa benda dan percepatan yang dihasilkan. Gaya diukur dalam satuan Newton (N). Dalam Newton 2, semua unsur di atas tersebut saling terhubung.
Ini membantu kita memahami bagaimana benda bergerak dan merespons gaya yang bekerja padanya. Massa menentukan inersia benda, percepatan adalah tanggapan benda terhadap gaya, dan gaya adalah faktor yang mendorong perubahan kecepatan atau percepatan suatu benda.
Hukum Newton 2 merupakan dasar untuk memahami gerak benda dan menjelaskan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan dalam mekanika klasik.
Hukum ini memiliki banyak aplikasi dalam fisika dan teknik. Selain itu, merupakan salah satu konsep fundamental dalam pemodelan dan analisis sistem mekanis.