Objek Menolak Perubahan

Hukum Pertama Newton

Sebuah objek yang diam tetap diam, dan sebuah objek yang bergerak tetap bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama — kecuali dipengaruhi oleh gaya yang tidak seimbang.

Sifat ini disebut inersia. Segala sesuatu di alam semesta menolak perubahan gerakan mereka.

Buku yang duduk di atas meja akan duduk di sana selamanya kecuali sesuatu mendorongnya. Puck hoki yang meluncur di atas es tanpa gesekan akan meluncur selamanya dalam garis lurus kecuali sesuatu menghentikannya.

Ini adalah revolusioner. Sebelum Newton, orang berasumsi bahwa objek secara alami melambat. Newton menyadari bahwa melambat bukanlah alami — itu hanya terjadi karena gaya seperti gesekan dan hambatan udara.

Inersia dalam Kehidupan Sehari-hari

Anda Mengalami Inersia Setiap Hari

Sabuk keselamatan ada karena inersia. Ketika mobil berhenti tiba-tiba, Anda tidak berhenti dengan mobil — tubuh Anda terus bergerak maju dengan kecepatan asli mobil. Sabuk keselamatan adalah gaya yang tidak seimbang yang menghentikan Anda.

Trik taplak meja berfungsi karena inersia. Piringnya diam dan menolak untuk dipindahkan. Jika Anda menarik kain cukup cepat, gesekan tidak punya waktu untuk mempercepat piringnya, dan mereka tetap diam.

Bola sepak di tanah tetap diam sampai seseorang menendangnya. Itu tidak memiliki keinginan untuk bergerak, tidak ada kecenderungan untuk bergerak. Itu sepenuhnya acuh tak acuh.

Gaya Sama dengan Massa Kali Percepatan

Hukum Kedua Newton

Gaya sama dengan massa dikali percepatan: F = ma

Ini adalah persamaan paling berguna dalam semua fisika. Ini memberi Anda tiga hal sekaligus:

1. Semakin banyak gaya yang Anda terapkan pada suatu objek, semakin banyak itu berakselerasi (mempercepat, melambat, atau berubah arah).

2. Semakin banyak massa yang dimiliki suatu objek, semakin sedikit itu berakselerasi untuk gaya yang sama.

3. Jika Anda mengetahui dua dari tiga nilai — gaya, massa, atau percepatan — Anda dapat menghitung yang ketiga.

Massa adalah berapa banyak materi yang dikandung suatu objek. Itu diukur dalam kilogram.

Percepatan adalah seberapa cepat kecepatan berubah. Itu diukur dalam meter per detik kuadrat (m/s²).

Gaya diukur dalam Newton (N) — ya, unitnya diberi nama menurut dia.

Menerapkan F = ma

Mendorong Keranjang

Pikirkan tentang skenario ini: Anda berada di toko kelontong. Anda mendorong keranjang belanja kosong, dan itu menggelinding dengan mudah. Kemudian Anda mengisi keranjang dengan barang-barang berat dan mendorong dengan gaya yang sama.

Setiap Aksi Memiliki Reaksi Berlawanan yang Sama

Hukum Ketiga Newton

Untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama dan berlawanan.

Ini berarti bahwa gaya selalu datang berpasangan. Anda tidak bisa mendorong tanpa didorong balik.

Ketika Anda berjalan, kaki Anda mendorong ke belakang di tanah, dan tanah mendorong Anda ke depan. Dorongan maju itu adalah apa yang menggerakkan Anda.

Ketika roket diluncurkan, itu tidak mendorong terhadap tanah atau udara. Itu melempar gas panas ke bawah dengan kecepatan luar biasa, dan gas mendorong kembali ke roket dengan gaya yang sama — ke atas.

Ketika Anda berenang, tangan Anda mendorong air ke belakang, dan air mendorong Anda ke depan.

Gaya selalu sama dalam ukuran dan berlawanan dalam arah. Selalu.

Melompat di Bumi

Pertanyaan yang Membingungkan Pikiran

Ketika Anda melompat, kaki Anda mendorong ke bawah di Bumi. Menurut Hukum Ketiga Newton, Bumi mendorong Anda ke atas dengan gaya yang sama — itulah yang meluncurkan Anda ke udara.

Tetapi di sini adalah bagian yang aneh: jika Anda mendorong ke bawah di Bumi, dan Bumi mendorong Anda ke atas, maka gaya-gayanya sama. Anda terbang ke atas. Jadi Bumi seharusnya bergerak ke bawah.

Gravitasi Universal

Hukum Newton tentang Gravitasi Universal

Newton menyadari bahwa gaya yang sama yang membuat apel jatuh dari pohon adalah gaya yang sama yang membuat Bulan tetap mengorbit Bumi.

Setiap objek dengan massa menarik setiap objek lain dengan massa. Kekuatan tarikan tergantung pada dua hal:

1. Massa: objek yang lebih besar menarik lebih keras.

2. Jarak: objek yang lebih jauh terpisah menarik lebih lemah. Gaya berkurang dengan kuadrat jarak — dua kali lebih jauh berarti seperempat tarikan.

Berat vs. Massa

Massa adalah jumlah materi di dalam Anda. Itu tidak berubah di mana pun Anda berada.

Berat adalah gaya gravitasi yang menarik massa Anda. Itu berubah tergantung di mana Anda berada.

Di Bulan, Anda memiliki massa yang sama tetapi seperenam berat, karena gravitasi Bulan lebih lemah.

Mengapa Bulan Tidak Jatuh?

Itu jatuh — terus-menerus. Tetapi itu juga bergerak ke samping sangat cepat sehingga pada saat itu jatuh sedikit, permukaan Bumi telah melengkung ke bawahnya. Itu terus jatuh dan terus meleset. Itulah yang dimaksud dengan orbit: jatuh dan terus meleset ke tanah selamanya.

Tanpa Berat tetapi Bukan Bebas Gravitasi

Teka-teki Stasiun Luar Angkasa

Astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional mengapung seolah-olah mereka tidak berbobot. Anda mungkin telah melihat video-video itu — mereka jungkir balik, air membentuk blob yang mengapung, dan tidak ada yang jatuh.

Inilah fakta yang mengejutkan: ISS mengorbit sekitar 400 km di atas Bumi. Pada ketinggian itu, gravitasi masih sekitar 90% sekuat seperti di permukaan.

Hukum Newton di Dunia Nyata

Gaya dalam Teknik dan Olahraga

Setiap struktur, kendaraan, dan olahraga di Bumi mematuhi hukum Newton.

Jembatan harus menyeimbangkan semua gaya untuk tetap diam (Hukum Pertama). Insinyur menghitung berat lalu lintas (Hukum Kedua) dan memastikan setiap dukungan mendorong balik dengan gaya yang sama (Hukum Ketiga).

Roket bekerja murni dengan Hukum Ketiga — melempar massa dalam satu arah untuk berakselerasi ke arah lain. Tidak ada udara untuk didorong di luar angkasa. Knalpot turun; roket naik.

Olahraga adalah fisika terapan. Pemukul baseball mentransfer gaya ke bola (Hukum Kedua). Sprinter mendorong ke belakang pada blok awal dan blok mendorong mereka ke depan (Hukum Ketiga). Puck hoki meluncur di atas es dengan gesekan minimal, mendemonstrasikan Hukum Pertama.

Setiap kali seorang insinyur merancang mobil, jembatan, atau pesawat luar angkasa, mereka menyelesaikan persamaan Newton.

Fisika dalam Olahraga Favorit Anda

Giliran Anda

Sekarang terapkan apa yang telah Anda pelajari.