Hukum Kedua Newton
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| mass/mæs/ | massa |
| Newton's second law/ˈnjuːtnz ˈsekənd lɔː/ | Hukum kedua Newton |
| net force/net fɔːs/ | gaya bersih |
| acceleration/əkˌseləˈreɪʃn/ | percepatan |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | inersia |
| components/kəmˈpəʊnənts/ | komponen |
| pulley/ˈpʊli/ | katrol |
Dorongan yang sama — bulu terbang, kulkas hampir tak bergerak
- Berikan dorongan lembut pada sehelai bulu dan ia akan terbang; dorong kulkas dengan kekuatan yang sama persis dan ia hampir tidak bergerak.
- Gaya yang sama, hasil yang sangat berbeda -- perbedaannya adalah massa.
- Satu persamaan mengikat gaya, massa, dan gerakan bersama.
- Ini adalah motor mekanika: berikan gaya dan massanya, maka persamaan ini akan memberikan gerakan Anda.
Hukum kedua Newton
- Hukum kedua Newton menyatakan:
- Resultan gaya pada suatu benda sama dengan massa-nya dikali percepatan-nya.
- Disusun ulang, $\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$ -- gaya-gaya tersebut menentukan percepatan.
Resultan gaya $20\ \text{N}$ bekerja pada gerbong $4\ \text{kg}$. Berapa percepatannya (dalam $\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$)?
$a = \dfrac{F_{net}}{m} = \dfrac{20}{4} = 5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Mengatur ulang hukum kedua: percepatan sama dengan resultan gaya dibagi dengan ____.
$\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$ -- resultan gaya dibagi massa.
Lebih banyak gaya, lebih sedikit massa
- Satu persamaan ini membawa dua aturan:
- Resultan gaya lebih besar → percepatan lebih besar secara proporsional.
- Massa lebih besar → percepatan lebih kecil secara proporsional (massa menahan perubahan -- inersianya).
- Itulah sebabnya mengapa bulu ringan melompat tinggi sementara kulkas yang massif hampir tak bergeser.
Jaga gaya tetap sama tetapi gandakan massanya. Percepatan...
Karena $a = F_{net}/m$, menggandakan $m$ akan mengurangi $a$ menjadi setengahnya -- massa dan percepatan berbanding terbalik.
Pilih semua perubahan yang akan meningkatkan percepatan suatu benda.
Gaya lebih besar atau massa lebih kecil keduanya meningkatkan $a = F_{net}/m$; massa lebih besar menurunkannya, dan peniadaan gaya memberikan resultan gaya nol.
Yang dihitung adalah gaya bersih
- Sebuah benda biasanya dikenai beberapa gaya sekaligus — dorongan, gravitasi, gesekan.
- Hanya resultan vektornya, yaitu gaya bersih, yang menyebabkan percepatan.
- Jika gaya-gaya saling meniadakan hingga nol, maka tidak ada percepatan: benda tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan.
Jika semua gaya pada suatu benda saling meniadakan, benda tersebut tidak bisa bergerak.
Resultan gaya nol berarti percepatan nol, bukan kecepatan nol. Benda yang bergerak sekadar mempertahankan kecepatannya yang konstan.
Memecah gaya menjadi komponen
- Ketika gaya mengarah pada sudut yang rumit (misalnya, di atas bidang miring), pecahlah setiap gaya menjadi komponen sepanjang sumbu yang dipilih.
- Terapkan $\sum F = ma$ secara terpisah pada masing-masing arah.
- Untuk benda terhubung pada katrol, tuliskan hukum untuk setiap massa dan selesaikan bersama-sama.
Diagram benda bebas: F = ma
Resultan dari gaya-gaya, dibagi massa, menghasilkan percepatan. Ubah gaya dan lihat bagaimana percepatan merespons.
Kotak $2\ \text{kg}$ ditarik dengan $30\ \text{N}$ sementara gesekan menarik mundur $10\ \text{N}$. Temukan percepatannya (dalam $\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).
Resultan gaya $= 30 - 10 = 20\ \text{N}$, sehingga $a = 20/2 = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$. Gunakan resultan gaya, bukan hanya $30\ \text{N}$.
Sebuah gaya bersih sebesar $20\ \text{N}$ bekerja pada sebuah kotak $5\ \text{kg}$.
- Percepatan: $a = \dfrac{F_{net}}{m} = \dfrac{20}{5} = 4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
- Gandakan massa menjadi $10\ \text{kg}$ dengan gaya yang sama, maka percepatannya berkurang setengah menjadi $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Gunakan gaya bersih, bukan satu gaya yang kebetulan Anda perhatikan. Sebuah kotak ditarik dengan $30\ \text{N}$ sementara gesekan menarik mundur $10\ \text{N}$ memiliki gaya bersih sebesar $30 - 10 = 20\ \text{N}$ — sehingga $a = 20/m$, bukan $30/m$.
Hukum kedua Newton dirumuskan sebagai $\vec{F}_{net} = m\vec{a}$, atau $\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$: percepatan sama dengan gaya bersih dibagi dengan massa. Semakin besar gaya berarti semakin besar percepatan; semakin besar massa berarti semakin kecil. Selalu jumlahkan gaya sebagai vektor pertama, baru kemudian bagi.