Contoh Hukum Newton 3 dan Penjelasannya Beserta Contoh Soal

Hukum Newton III disebut juga Hukum Aksi – Reaksi. Bunyi Hukum Newton 3 yaitu:

“Bila sebuah benda A melakukan gaya pada benda B, maka benda B juga akan melakukan gaya pada benda A yang besarnya sama tetapi berlawanan arah.”

Gaya yang dilakukan A pada B disebut : gaya aksi. Gaya yang dilakukan B pada A disebut : gaya reaksi.

Rumus secara matematis dapat  ditulis : F_aksi = – F_reaksi

Contoh Hukum Newton 3 pada Kehidupan:

• Orang berenang
  • Aksi: Tangan mendorong air ke belakang
  • Reaksi: Air kan mendorong kita kedepan
• Roket terbang ke atas
  • Aksi: Gas yang mendorong roket bergerak ke atas
  • Reaksi: Roket yang terdorong ke atas
• Berdayung pada sampan
  • Aksi: Orang yang mendayung dengan arah ke belakang
  • Reaksi: Air akan memberikan reaksi mendorong sampan ke arah depan

Contoh hukum Newton 3 dan penjelasannya juga bisa dilihat dalam contoh berikut ini:

1. Benda Diam

 Contoh Soal:

Bagaimana gaya aksi-reaksi yang terjadi pada bola di atas meja (lihat gambar) dan berapa nilai gaya normal yang bekerja pada bola tersebut?

Penyelesaian:

Meninjau bola yang berada diatas meja dengan konsep keseimbangan gerak Hukum Newton 3.

Gaya ini ditimbulkan disebut gaya normal (N) karena tegak lurus bidang sentuh persekutuan. Jika W ditafsirkan sebagai gaya yang bekerja pada meja yang ditimbulkan oleh bola (aksi), maka N adalah gaya yang bekerja pada bola yang ditimbulkan oleh meja (reaksi).

Berikut penjelasan secara matematisnya:

w = gaya berat benda memberikan gaya aksi pada lantai (umumnya bernilai 9,8 Newton). N = gaya normal ( gaya yang tegak lurus permukaan tempat di mana benda berada ).

diketahui: W = 9,8 N

ditanyakan: N… ?

Jawab:

W = – N

N = – 9,8 Newton

jadi gaya normal yang bekerja pada benda diam tersebut adalah -9,8 N

Macam – macam keadaan (besar) gaya normal:

N = w  cos θ

N = w – F sin q

N = w + F sin q

2. Gerak Benda pada Bidang Miring

Setelah mempelajari sebuah bola yang disimpan di atas meja tidak akan jatuh. Hal ini disebabkan oleh adanya gaya lain yang bekerja selain gaya berat (w = mg), yaitu gaya normal (N). Arah gaya normal ini tegak lurus bidang.

Sebuah balok bermassa m ditempatkan pada bidang miring licin.

Misalkan, diambil sumbu miring –x dan sumbu –y tegak lurus bidang miring. Komponen gaya berat (w = mg) pada:

Sumbu -x: wx = mg sin θ………………………………………….(1.9)

Sumbu –y: wy = mg cos θ.……………………………… ………(1.10)

Oleh karena  Fy = 0, dari uraian gaya-gaya diperoleh gaya normal (N), yaitu N – mg cos θ = 0

N = mg cos θ.………………………………………………..(1.11)

Gaya yang menyebabkan balok bergerak adalah gaya yang sejajar dengan bidang miring, yaitu gaya mg sin θ.

F = mg sin θ…………………………………………………………………..(1.12)

Percepatan yang dialami oleh balok yang terletak pada bidang miring licin menjadi :

Fx = ma……………………………………………………..…….(1.13)

dari persamaan (1.12) dan (1.13) diperoleh :

a = g sin θ…………………………………………………………………………….(1.14)

Contoh soal balok pada bidang miring:

Sebuah benda ditempatkan pada bidang miring licin. Sudut kemiringan bidang dan horizontal adalah 30⁰. Jika panjang bidang miring adalah 22,5 meter, berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh benda tersebut untuk sampai di ujung bidang miring!

Penyelesaian:

Diketahui: θ =30⁰, s = 22,5 meter

Percepatan yang dialami benda adalah

a = g sin θ

a = (10 msˉ²) sin 30⁰

a = (10msˉ²) (0,5)

a = 5 msˉ²

Waktu yang diperlukan oleh benda untuk sampai diujung bidang miring.

S=  a. t²

22,5 =  (5 ms^-2) t²

22,5 = 2,5. t²

t² =  9

t = 3 sekon

Jadi waktu yang diperlukan oleh benda untuk sampai diujung bisang miring adalah 3 sekon.

3. Gerak Benda yang Dihubungkan dengan Katrol

Dua buah benda m1 dan m2 dihubungkan dengan katrol melalui sebuah tali yang diikatkan pada ujung-ujungnya. Sistem akan bergerak ke arah m1 dengan percepatan a. Tinjauan benda m1                            Tinjauan benda m2 T = m1.g – m1.a  ( persamaan 1)        T = m2.g + m2.a  ( persamaan 2)

Karena gaya tegangan tali di mana-mana sama, maka persamaan 1 dan persamaan 2 dapat digabungkan :

m₁ . g – m₁ . a = m₂ . g + m₂ . a

m₁ . a + m₂ . a = m₁ . g – m₂ . g

( m₁ + m₂ ) . a = ( m₁ – m₂ ) . g

a = ( m₁ – m₂ )/( m₁ + m₂ ). g

percepatan benda yang dihubungkan dengan katrol dicari dengan persamaan a =

Cara lain untuk mendapatkan percepatan benda pada sisitem katrol dapat ditinjau keseluruhan sistem :

Katrol akan bergerak ke arah m1 dengan percepatan a. Oleh karena itu semua gaya yang terjadi yang searah dengan arah gerak sistem diberi tanda POSITIF, yang berlawanan diberi tanda NEGATIF. F = m . a w1 – T + T – T + T – w2 = ( m1 + m2 ) . a

karena T di mana-mana besarnya sama maka T dapat dihilangkan.

w₁ – w₂ = (m₁ + m₂ ) . a

( m₁ – m₂ ) . g = ( m₁ + m₂ ) . a

a = ( m₁ – m₂ )/( m₁ + m₂ ). g

Itulah contoh Hukum Newton 3 dan penjelasannya beserta contoh soal. Semoga bermanfaat.