Gerak adalah topik utama dalam mekanika.
Ada berbagai hukum yang menjelaskan gerak dan penyebab perubahan gerak. Hukum gerak yang paling terkenal diusulkan oleh Sir Isaac Newton. Dia menyusun tiga hukum gerak dalam Prinsip Matematika Filsafat Alam (diterbitkan tahun 1687).
Sebelum kita mulai membahas Hukum Gerak Newton, mari kita lihat istilah dan konsep dasar tertentu yang digunakan untuk menjelaskan gerak.
Gaya adalah dorongan atau tarikan yang bekerja pada suatu benda untuk menggerakkannya atau mengubah geraknya.
Velocity disebut juga kecepatan. Kecepatan suatu benda dipengaruhi oleh gaya.
Percepatan adalah ukuran seberapa besar kecepatan suatu benda berubah dalam waktu tertentu (satu detik).
Massa adalah jumlah sesuatu yang ada dan diukur dalam gram atau kilogram.
Momentum adalah jumlah total gerak yang ada dalam tubuh.
Hukum Gerak Newton Pertama
Benda terus berada dalam keadaan diam atau bergerak beraturan sepanjang garis lurus kecuali ada gaya eksternal yang diterapkan padanya. Apakah kita mendorong pedal sepeda untuk naik ke atas bukit, mendorong tanah untuk berjalan ke taman, atau menarik laci yang macet untuk membuatnya terbuka, gaya yang kita keluarkan membuat benda bergerak. Hukum pertama Newton memberi tahu kita bahwa ketika gaya total nol bekerja, kecepatan benda harus tetap konstan. Jika benda itu diam, benda itu terus diam. Jika awalnya bergerak, ia terus bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan konstan.
Hukum pertama Newton mendefinisikan inersia dan tepat disebut Hukum Inersia . Untuk mengeluarkan kecap dari dasar botol kecap, kecap sering kali dibalik dan didorong ke bawah dengan kecepatan tinggi lalu tiba-tiba dihentikan.
Beberapa penerapan hukum gerak pertama Newton adalah sebagai berikut:
- Untuk mengejar bus yang melaju dengan aman, kita harus berlari ke depan mengikuti arah gerak bus.
- Setiap kali diharuskan untuk melompat dari bus yang sedang melaju, kita harus selalu berlari dalam jarak pendek setelah melompat di jalan agar kita tidak jatuh ke arah depan.
- Darah mengalir dari kepala ke kaki Anda sambil berhenti dengan cepat saat naik lift yang turun.
- Kepala palu dapat dikencangkan pada gagang kayu dengan membenturkan bagian bawah gagang ke permukaan yang keras.
- Sandaran kepala ditempatkan di mobil untuk mencegah cedera whiplash selama tabrakan dari belakang.
- Saat mengendarai skateboard (atau gerobak atau sepeda), Anda terbang ke depan dari papan saat menabrak trotoar atau batu atau benda lain yang tiba-tiba menghentikan gerakan skateboard.
Hukum Gerak Kedua Newton
Menurut hukum gerak kedua Newton, laju perubahan momentum berbanding lurus dengan gaya yang diberikan dan perubahan ini selalu terjadi dalam arah gaya yang diberikan. Gaya total yang bekerja pada suatu benda sama dengan perkalian massa benda dan percepatannya.
Gaya total = massa * percepatan atau F = ma
Semakin besar massa benda, semakin besar gaya total yang harus digunakan untuk memindahkannya.
Beberapa penerapan hukum gerak kedua Newton adalah sebagai berikut:
- Jika Anda menggunakan gaya yang sama untuk mendorong truk dan mendorong mobil, percepatan mobil akan lebih besar daripada truk, karena truk memiliki massa yang lebih kecil.
- Lebih mudah mendorong keranjang belanja kosong daripada yang penuh karena keranjang belanja yang penuh memiliki massa yang lebih besar daripada yang kosong. Ini berarti diperlukan lebih banyak tenaga untuk mendorong keranjang belanja penuh.
- Seorang pemain kriket menurunkan tangannya saat menangkap bola. Jika seorang pemain tidak menurunkan tangannya saat menangkap bola, waktu untuk menghentikan bola sangat kecil. Jadi, gaya besar harus diterapkan untuk mengurangi kecepatan bola menjadi nol atau mengubah momentum bola. Ketika seorang pemain menurunkan tangannya, waktu yang dibutuhkan untuk menghentikan bola bertambah dan karenanya, lebih sedikit gaya yang harus diterapkan untuk menyebabkan perubahan momentum bola yang sama. Karena itu, tangan pemain tidak terluka.
- Seorang pemain karate memecahkan tumpukan ubin atau batu bata dengan satu pukulan. Ketika seorang pemain karate memukul tumpukan ubin dengan tangannya, dia melakukannya secepat mungkin. Dengan kata lain, waktu yang dibutuhkan untuk memukul tumpukan ubin sangat kecil. Karena momentum tangan pemain karate berkurang menjadi nol ketika tangannya memukul tumpukan ubin dalam interval waktu yang sangat-sangat kecil, oleh karena itu, gaya yang sangat besar diberikan pada tumpukan ubin. Gaya ini cukup untuk memecahkan tumpukan ubin.
Hukum Gerak Ketiga Newton
Hukum gerak ketiga menyatakan bahwa untuk setiap aksi ada reaksi yang sama dan berlawanan yang bekerja dengan momentum yang sama dan kecepatan yang berlawanan. Pernyataan tersebut berarti bahwa dalam setiap interaksi, terdapat sepasang gaya yang bekerja pada dua benda yang berinteraksi. Besarnya gaya pada benda pertama sama dengan besar gaya pada benda kedua. Arah gaya pada benda pertama berlawanan dengan arah gaya pada benda kedua. Gaya selalu datang berpasangan - pasangan gaya aksi-reaksi yang sama dan berlawanan.
Beberapa penerapan hukum gerak ketiga Newton adalah sebagai berikut:
- Ketika udara keluar dari balon, reaksi sebaliknya adalah balon itu terbang ke atas.
- Saat Anda menyelam dari papan loncat, Anda menekan papan loncatan. Papan melompat ke belakang dan memaksa Anda ke udara.
- Pikirkan tentang bagaimana ikan berenang di air. Seekor ikan menggunakan siripnya untuk mendorong air ke belakang. Air juga mendorong ikan ke depan sehingga mendorong ikan melewati air. Besarnya gaya pada air sama dengan besarnya gaya pada ikan; arah gaya pada air (mundur) berlawanan dengan arah gaya pada ikan (maju). Untuk setiap aksi, ada gaya reaksi yang sama (dalam ukuran) dan berlawanan (dalam arah). Pasangan gaya aksi-reaksi memungkinkan ikan berenang.
- Pertimbangkan gerakan terbang burung. Seekor burung terbang dengan menggunakan sayapnya. Sayap burung mendorong udara ke bawah. Karena gaya dihasilkan dari interaksi timbal balik, udara juga harus mendorong burung ke atas. Besarnya gaya di udara sama dengan besarnya gaya pada burung; arah gaya pada udara (ke bawah) berlawanan dengan arah gaya pada burung (ke atas). Pasangan gaya aksi-reaksi ini memungkinkan burung untuk terbang.
