Hukum Kedua Newton
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| mass/mæs/ | massa |
Dorongan yang sama — bulu terbang, kulkas hampir tak bergeser
- Berikan bulu dorongan lembut dan ia terbang menjauh; berikan kulkas dorongan yang sama dan ia hampir tak bergerak.
- Gaya yang sama, hasil yang sangat berbeda — perbedaannya adalah massa.
- Hukum kedua Newton menghubungkannya: gaya, massa, dan percepatan dalam satu persamaan.
- Ini adalah mesin mekanika: berikan saya gaya dan massanya, dan saya akan memberikan Anda gerakannya.
Persamaan
- Gaya resultan sama dengan massa dikali percepatan: $\vec F_{\text{net}} = m\,\vec a$.
- Disusun ulang: $\vec a = \dfrac{\vec F_{\text{net}}}{m}$ — percepatan adalah apa yang dihasilkan oleh gaya resultan.
- Arah percepatan menunjuk ke arah yang sama dengan gaya resultan.
- Yang penting adalah gaya resultan, bukan satu gaya saja yang terisolasi.
Gaya bersih berapakah yang memberikan benda bermassa $2\ \text{kg}$ percepatan sebesar $5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$? Jawab dalam $\text{N}$.
$F = ma = 2 \times 5 = 10\ \text{N}$.
Dua proporsionalitas dalam satu hukum
- Semakin besar gaya, semakin besar percepatan: $a \propto F$ (gandakan gayanya, gandakan juga percepatannya).
- Semakin besar massa, semakin kecil percepatan: $a \propto \dfrac{1}{m}$ (gandakan massanya, setengahkan percepatannya).
- Jadi troli ringan melesat maju sementara troli berat merangkak di bawah dorongan yang sama.
- Benda berat bersifat "lemah" tepat karena $a = F/m$ mengecil seiring $m$ bertambah.
Resultan gaya menentukan percepatan
Naikkan gaya terapan atau massa dan perhatikan bagaimana resultan gaya dan percepatan berubah.
Resultan gaya $12\ \text{N}$ bekerja pada troli $3\ \text{kg}$. Berapakah percepatannya, dalam $\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$?
$a = F_{\text{net}}/m = 12/3 = 4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Jika Anda menggandakan resultan gaya pada suatu benda tetapi membiarkan massanya tetap sama, percepatannya:
Karena $a = F/m$ dan $m$ tetap, $a \propto F$: menggandakan gaya menggandakan percepatan.
Menggandakan massa sambil menjaga resultan gaya yang sama setengahkan percepatan.
$a = F/m$, sehingga $a \propto 1/m$: gandakan massa, setengah percepatan.
Satuan dan berat
- $1\ \text{N} = 1\ \text{kg} \cdot \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$ — newton didefinisikan melalui hukum ini.
- Berat hanyalah penerapan hukum kedua pada gravitasi: $W = mg$.
- Massa ($\text{kg}$) mengukur inersia; berat ($\text{N}$) adalah sebuah gaya — jangan samarkan keduanya.
- Di Bulan massa Anda tidak berubah, tetapi berat Anda menjadi sekitar seperenam.
Lengkapi definisi: $1\ \text{N} = 1\ \text{kg} \cdot$ ____ (tulis satuannya).
Dari $F = ma$, $1\ \text{N} = 1\ \text{kg} \cdot 1\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Anda bepergian dari Bumi ke Bulan. Mana dari ini yang berubah?
Massa (inersia) tidak berubah; berat $W = mg$ turun karena gravitasi $g$ Bulan sekitar seperenam dari Bumi.
Gunakan gaya resultan dalam $F = ma$, bukan satu gaya tunggal. Jika beberapa gaya bekerja, jumlahkan sebagai vektor terlebih dahulu. Dan ingatlah bahwa massa bukan berat: massa dalam kilogram, berat adalah gaya dalam newton ($W = mg$).
Gaya resultan sebesar $12\ \text{N}$ bekerja pada troli $3\ \text{kg}$.
- $a = \dfrac{F_{\text{net}}}{m} = \dfrac{12}{3} = 4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Jaga gaya tetap sama tetapi gandakan massa menjadi $6\ \text{kg}$, maka percepatan berkurang menjadi setengahnya yaitu $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Hukum kedua Newton: $\vec F_{\text{net}} = m\vec a$, sehingga $\vec a = \vec F_{\text{net}}/m$ searah dengan resultan gaya. Percepatan meningkat seiring gaya ($a\propto F$) dan berkurang seiring massa ($a\propto 1/m$). $1\ \text{N} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m/s}^2$; berat adalah $W = mg$.