Hukum III Newton. Untuk SMA kelas X. (Modul ini telah disesuaikan dengan KTSP)

SERI EBOOK GURUMUDA   

  Hukum III Newton  Untuk SMA kelas X  (Modul  ini telah disesuaikan dengan KTSP)      Lisensi Dokumen:    Copyright © 2008‐2009  GuruMuda.Com    Seluruh  dokumen  di  GuruMuda.Com    dapat  digunakan    dan  disebarkan  secara  bebas untuk tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus  atau  merubah  atribut  penulis  dan  pernyataan  copyright  yang  disertakan  dalam  setiap  dokumen.  Tidak  diperbolehkan  melakukan  penulisan  ulang,  kecuali  mendapatkan ijin terlebih dahulu dari GuruMuda.Com.

         

    Penulis   

Alexander San Lohat (San) 

 

Saya  berasal  dari  Waienga,  Lembata  –  Flores  Timur,  Nusa  Tenggara  Timur  (NTT).  Saat  ini  kuliah  pada  Program  Studi  Pendidikan  Fisika  Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.  

 

Saya  mendirikan  gurumuda.com,  web  elearning  fisika  SMA  (gratis).  Aktiv  sebagai  penulis  materi  pelajaran  fisika  SMA,  mengelola  konsultasi  tugas  sekolah  dan  bimbingan  belajar  fisika  online  pada  situs saya.  

   

Email : [email protected] 

   

 

  Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

1 

SERI EBOOK GURUMUDA    Materi Pembelajaran 

: 

Hukum III Newton       Tujuan Pembelajaran      Kompetensi Dasar  :     Menerapkan  Hukum  Newton  sebagai  prinsip  dasar  dinamika  untuk  gerak  lurus,  gerak  vertikal, dan gerak melingkar beraturan       Indikator  :  Mengidentifikasi penerapan prinsip hukum 3 Newton   dalam kehidupan sehari‐hari          Tujuan  pembelajaran  di  atas  merupakan  tuntutan  dari  Depdiknas  RI  dalam  KTSP.  Jadi  dirimu  harus  mencapai Kompetensi dasar dan Indikator tersebut. Kalau tidak bisa, ntar dapat nilai merah :) alias tidak  lulus. Nah, kali ini Gurumuda membimbing dirimu untuk bisa mencapai tujuan pembelajaran di atas.         Selamat belajar ☺              Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

2 

SERI EBOOK GURUMUDA   

Pengetahuan Prasyarat  Sebelum mempelajari Hukum III Newton, alangkah baiknya dan malah seharusnya dirimu mempelajari  pokok bahasan hukum I dan hukum II warisan eyang Newton. Banyak konsep dasar yang sudah dibahas  dalam pokok bahasan tersebut… Download saja di halaman ebook gratis, gurumuda.com   

  Hukum III Newton (Hukum Aksi‐Reaksi)    Pernahkah  anda  menendang  batu  ?  belum…  pernahkah  dirimu  menendang  dirinya  ?  ;)  Pernakah  anda  menendang atau memukul alias meninju sesuatu ? jika pernah, apa yang anda rasakan ? sakit… bisakah  dirimu  menjelaskan  mengapa  tangan  atau  kaki  terasa  sakit  ?  Apabila  anda  tidak  bisa  menjelaskannya,  pelajarilah Hukum III Newton dengan penuh semangat :)  Pada Hukum II Newton, kita belajar bahwa gaya‐gaya mempengaruhi gerakan benda. Dari manakah gaya  tersebut  datang  ?  dalam  kehidupan  sehari‐hari,  kita  mengamati  bahwa  gaya  yang  diberikan  kepada  sebuah benda, selalu berasal dari benda lain. gerobak bergerak karena kita yang mendorong, paku dapat  tertanam  karena  dipukul  dengan  martil,  buah  mangga  yang  lezat  jatuh  karena  ditarik  oleh  gravitasi  bumi, demikian juga benda yang terbuat dari besi ditarik oleh magnet. Apakah semua benda bergerak  karena diberikan gaya oleh benda lain ?  Eyang Newton mengatakan bahwa kenyataan dalam kehidupan sehari‐hari tidak semuanya seperti itu.  Ketika  sebuah  benda  memberikan  gaya  kepada  benda  lain  maka  benda  kedua  tersebut  membalas  dengan  memberikan  gaya  kepada  benda  pertama,  di  mana  gaya  yang  diberikan  sama  besar  tetapi  berlawanan  arah. Jadi gaya yang bekerja pada sebuah benda merupakan hasil interaksi  dengan benda  lain.  Anda  dapat  melakukan  percobaan  untuk  membuktikan  hal  ini.  Tendanglah  batu  atau  tembok  dengan keras, maka kaki anda akan terasa sakit (jangan dilakukan). Mengapa kaki terasa sakit ? hal ini  disebabkan karena ketika kita menendang tembok atau batu, tembok atau batu membalas memberikan  gaya  kepada  kaki  kita,  di  mana  besar  gaya  tersebut  sama,  hanya  berlawanan  arah.  Gaya  yang  kita  berikan  arahnya  menuju  batu  atau  tembok,  sedangkan  gaya  yang  diberikan  oleh  batu  atau  tembok  arahnya  menuju  kaki  kita.  Ketika  kita  menendang  bola,  gaya  yang  kita  berikan  tersebut  menggerakan  bola. Pada saat yang sama, kita merasa gaya dari bola menekan kaki kita. Jika anda punya skate board,  lakukanlah percobaan berikut ini sehingga semakin menambah pemahaman anda. letakan papan luncur  alias  skate  board  di  dekat  sebuah  tembok.  Berdirilah  di  atas  skate  board  (papan  luncur)  tersebut  dan  doronglah tembok dihadapan anda. Apa yang anda alami ? skate board tersebut meluncur ke belakang.  Aneh khan ? padahal anda tidak mendorong skate board ke belakang. Skate board meluncur ke belakang  karena tembok yang anda dorong membalas memberikan gaya dorong kepada anda, di mana arah gaya  Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

3 

SERI EBOOK GURUMUDA    yang  diberikan  tembok  berlawanan  arah  dengan  arah  dorongan  anda.  anda  mendorong  tembok  ke  depan,  sedangkan  tembok  mendorong  anda  ke  belakang  sehingga  skate  board  kesayangan  anda  meluncur ke belakang. Jika anda tinggal di tepi pantai dan termasuk anak pantai, lakukanlah percobaan  dengan  menaiki  perahu  dan  melemparkan  sesuatu,  entah  batu  atau  benda  lain  ke  luar  dari  perahu.  Lakukanlah hal ini ketika perahu sedang diam. Amati bahwa perahu akan bergerak ke belakang jika anda  melempar  ke  depan,  dan  sebaliknya.  Serius…  diriku  pernah  mencobanya.  Nah,  semua  penjelasan  panjang lebar ini adalah inti Hukum III Newton.  Apabila sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain, maka benda kedua memberikan gaya  kepada benda yang pertama. Kedua gaya tersebut memiliki besar yang sama tetapi berlawanan arah.    Secara matematis Hukum III Newton dapat ditulis sebagai berikut :  F A ke B = ‐ F B ke A  F  A  ke  B  adalah  gaya  yang  diberikan  oleh  benda  A  kepada  benda  B,  sedangkan  F  B  ke  A  adalah  gaya  yang  yang  diberikan  benda  B  kepada  benda  A.  Misalnya  ketika  anda  menendang  sebuah  batu,  maka  gaya  yang anda berikan adalah F  A ke B, dan gaya ini bekerja pada batu. Gaya yang diberikan oleh batu kepada  kaki  anda  adalah  ‐  F  B  ke  A.    Tanda  negatif  menunjukkan  bahwa  arah  gaya  reaksi  tersebut  berlawanan  dengan gaya aksi yang anda berikan. Jika anda menggambar tanda panah yang melambangkan interaksi  kedua gaya ini, maka gaya F  A ke B  digambar pada batu, sedangkan gaya yang diberikan batu kepada kaki  anda, ‐ F B ke A, digambarkan pada kaki anda.   Persamaan Hukum III Newton di atas juga bisa kita tulis sebagai berikut :  Faksi = ‐Freaksi  Hukum warisan eyang Newton ini dikenal dengan julukan hukum aksi‐reaksi. Ada aksi maka ada reaksi,  yang besarnya sama dan berlawanan arah. Kadang‐kadang kedua gaya tersebut disebut pasangan aksi‐ reaksi.  Ingat  bahwa  kedua  gaya  tersebut  (gaya  aksi‐gaya  reaksi)  bekerja  pada  benda  yang  berbeda.  Berbeda  dengan  Hukum  I  Newton  dan  Hukum  II  Newton  yang  menjelaskan  gaya  yang  bekerja  pada  benda yang sama.   Gaya  aksi  dan  reaksi  adalah  gaya  kontak  yang  terjadi  ketika  kedua  benda  bersentuhan.  Walaupun  demikian,  Hukum  III  Newton  juga  berlaku  untuk  gaya  tak  sentuh,  seperti  gaya  gravitasi  yang  menarik  buah  mangga  kesayangan  anda.  Ketika  kita  menjatuhkan  batu,  misalnya,  antara  bumi  dan  batu  saling  dipercepat  satu  dengan  lain.  batu  bergerak  menuju  ke  permukaan  bumi,  bumi  juga  bergerak  menuju  batu.  Gaya  total  yang  bekerja  pada  bumi  dan  batu  besarnya  sama.  Bumi  bergerak  ke  arah  batu  yang  jatuh ? masa sich…  karena massa bumi sangat  besar maka  percepatan yang dialami bumi sangat kecil  (Ingat  hubungan  antara  massa  dan  percepatan  pada  persamaan  hukum  II  Newton).  Walaupun  secara  makroskopis  tidak  tampak,  tetapi  bumi  juga  bergerak  menuju  batu  atau  benda  yang  jatuh  akibat  Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

4 

SERI EBOOK GURUMUDA    gravitasi. Bumi menarik batu, batu juga membalas gaya tarik bumi, di mana besar gaya tersebut sama  namun arahnya berlawanan.    

Hukum III Newton dalam Kehidupan Sehari‐hari  Konsep  Hukum  III  Newton  sebenarnya  sering  kita  alami  dalam  kehidupan  sehari‐hari,  walau  kadang  tidak kita sadari. Hal apa saja dalam kehidupan sehari‐hari yang menggunakan konsep Hukum III Newton  ?   

Hukum III Newton berlaku ketika kita berjalan atau berlari  Ketika  berjalan,  telapak  kaki  kita  memberikan  gaya  aksi  dengan  mendorong  permukaan  tanah  atau  lantai  ke  belakang.  Permukaan  tanah  atau  lantai  memberikan  gaya  reaksi  kepada  kita  dengan  mendorong telapak kaki kita ke depan, sehingga kita berjalan ke depan. Ketika berjalan mundur, telapak  kaki  kita  mendorong  permukaan  tanah  atau  lantai  ke  depan.  Sebagai  reaksi,  permukaan  tanah  atau  lantai mendorong telapak kaki kita ke belakang sehingga kita bisa berjalan mundur. Besarnya gaya aksi  dan  reaksi  sama,  tetapi  arahnya  berlawanan.  Telapak  kaki  kita  mendorong  lantai  ke  belakang,  lantai  mendorong telapak kaki kita ke depan. Ketika kita berjalan lambat, gaya yang kita berikan kecil, sehingga  gaya  reaksi  yang  diberikan  oleh  lantai  juga  kecil,  akibatnya  kita  berjalan  pelan.  Pada  saat kita  berjalan  cepat, telapak kaki kita menekan lantai lebih kuat, akibatnya gaya reaksi yang diberikan lantai juga besar  sehingga  kita  didorong  dengan  kuat  ke  depan.  Dirimu  dapat  melakukan  percobaan  ini  untuk  membuktikannya.  Ketika  kita  berlari,  gaya  aksi  berupa  dorongan  yang  diberikan  oleh  telapak  kaki  kita  kepada  permukaan  tanah  sangat  besar  sehingga  gaya  reaksi  yang  diberikan  oleh  permukaan  tanah  kepada  telapak  kaki  kita  juga  sangat  besar.  Akibatnya  kita  bisa  berlari  dengan  kencang.  Jadi  besarnya  gaya  reaksi  yang  diberikan  oleh  permukaan  tanah  atau  lantai  kepada  telapak  kaki  kita  sebanding  alias  sama besar dengan gaya aksi yang kita berikan dan arahnya berlawanan.   

Hukum III Newton berlaku ketika kita berenang  Apakah dirimu bisa berenang ? kalo belum bisa, ayo belajar berenang… gampang kok. Kaya belajar naik  sepeda atau motor, awalnya memang agak sulit tapi kalo sering latihan ntar juga mahir, asyik lagi.. :)   Ketika  kita  berenang,  kaki  dan  tangan  kita  mendorong  air  ke  belakang.  Sebagai  reaksi,  air  mendorong  kaki dan tangan kita ke depan, sehingga kita berenang ke depan.      Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

5 

SERI EBOOK GURUMUDA   

Hukum III Newton berlaku pada pistol atau senapan yang ditembakkan  Ketika  sebuah  peluru  ditembakan,  pistol  atau  senapan  memberikan  gaya  aksi  kepada  peluru  dengan  mendorong peluru ke depan. Karena mendapat gaya aksi maka peluru tersebut mendorong pistol atau  senapan  ke  belakang.  Akibatnya,  para  penembak  merasa  tersentak  ke  belakang  akibat  dorongan  tersebut.  Seandainya  dirimu  bercita‐cita  menjadi  polisi  atau  tentara  maka  suatu  saat  nanti  bisa  melakukan percobaan untuk membuktikannya. Kalau terbukti, ingat eyang Newton sama GuruMuda ya  ;) 

  Hukum III Newton berlaku pada Balon Udara yang bergerak  Pernahkah dirimu melihat dan memegang balon ? ya pernah‐lah… saking gemes, balon‐balon dipecahin  semua  :)  Hukum  III  Newton  juga  berlaku  pada  balon  udara  yang  bergerak.  balon  udara  bergerak  ?  maksudnya bagaimanakah…. Yang dimaksudkan di sini bukan balon udara yang bergerak karena ditiup  angin,  tapi  karena  di  dorong  oleh  udara  yang  ada  di  dalam  balon.  Bertambah  bingung‐kah  ?  lakukan  percobaan  berikut  ini  sehingga  menambah  pemahamanmu.  Beli  sebuah  balon  di  warung  terdekat  (murah kok, lagian cuma satu). Tiuplah balon sampai balon mengembung; jangan lupa jepit mulut balon  dengan  jarimu  agar  udara  tidak  keluar.  Nah,  silahkan  lepas  jepitan  tanganmu  pada  mulut  balon.  Apa  yang  terjadi  ?  balon  tersebut  bergerak  khan  ?  jika  posisi  balon  tegak,  di  mana  mulut  balon  berada  di  bawah, maka balon akan meluncur ke atas. Balon bergerak ke atas karena balon memberikan gaya aksi  dengan mendorong udara ke bawah (udara keluar lewat mulut balon). Udara yang keluar lewat mulut  balon  memberikan  gaya  reaksi  dengan  mendorong  balon  ke  atas,  sehingga  balon  bergerak  ke  atas.  Apabila posisi balon dibalik, di mana mulut balon berada di atas, maka balon akan bergerak ke bawah.  Besar  gaya  aksi  dan  reaksi  sama,  hanya  berlawanan  arah.  Balon  mendorong  udara  ke  bawah,  udara  mendorong balon ke atas. Atau sebaliknya balon mendorong udara ke atas, udara mendorong balon ke  bawah. Semakin banyak udara yang ditiupkan ke dalam balon, maka balon bergerak makin cepat ketika  mulut  balon  tersebut  dibuka.  Hal  ini  disebabkan  karena  balon  mendorong  lebih  banyak  udara  keluar,  sehingga udara yang didorong tersebut memberikan reaksi dengan mendorong balon. Semakin banyak  udara  yang  ada  di  dalam  balon,  semakin  lama  dan  jauh  balon  bergerak;  semakin  sedikit  udara  dalam  balon,  semakin  pelan  balon  bergerak.  Jadi  besar  gaya  aksi  sama  dengan  besar  gaya  reaksi,  hanya  arahnya berlawanan.   

Hukum III Newton berlaku pada Ikan Gurita yang bergerak dalam air.  Pernahkah  dirimu  menikmati  lezatnya  ikan  gurita  ?  enak  banget,  manyus…  ga  ada  tulang  lagi,  wah  pokoknya sedap. Awas air liurmu  tiris ;)  ikan gurita ga punya sirip… lalu bagaimana‐kah ia berenang ?  Hukum III Newton lagi… Hukum III Newton lagi… eyang newton menguasai darat, udara dan laut. Ikan  newton, eh ikan gurita bergerak ke depan dengan menyemprotkan air ke belakang (gaya aksi); air yang  Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

6 

SERI EBOOK GURUMUDA    disemprotkan  tersebut  mendorong  ikan  gurita  ke  depan  (gaya  reaksi),  sehingga  ikan  gurita  bisa  berenang bebas di dalam air laut.  

  Peluncuran Roket menggunakan konsep Hukum III Newton  Bagaimanakah  prinsip  kerja  roket  yang  diluncurkan  ke  luar  angkasa  ?  di  luar  angkasa  tidak  ada  udara,  tapi  mengapa  roket  bisa  bergerak  ?  helikopter  atau  pesawat  terbang  bisa  bergerak  di  udara    karena  terdapat baling‐baling yang menggerakan udara, sedangkan roket bisa bergerak di luar angkasa (ruang  hampa udara ?)  kok bisa ya…. Bagaimanakah dirimu  menjelaskannya ?  Konsep  dasar  peluncuran  roket  sama  dengan  percobaan  balon  yang  meluncur  ke  atas.  Roket  memberikan  gaya  aksi  yang  sangat  besar  kepada  gas  dengan  mendorong  gas  keluar  dan  gas  tersebut  memberikan  gaya  reaksi  yang  sama  besar,  dengan  mendorong  roket  ke  atas.  Gaya  dorong  yang  diberikan  gas  kepada  roket  sama  besar  dengan  gaya  yang  diberikan  roket  kepada  gas,  hanya  arahnya  berlawanan. Roket mendorong gas ke bawah, gas mendorong roket ke atas.   Bagaimanakah dengan pesawat jet ? pesawat jet juga menggunakan konsep hukum III Newton. Mesin  pesawat jet memberikan gaya aksi dengan menyemburkan gas keluar lewat belakang pesawat, dan gas  tersebut  memberikan  gaya  reaksi  dengan  mendorong  pesawat  jet  ke  depan.  Gaya  dorong  yang  dilakukan oleh mesin pesawat jet terhadap gas sangat besar sehingga gas juga  mendorong pesawat jet  dengan  gaya  yang  sangat  besar.  Mesin  pesawat  jet  mendorong  gas  ke  belakang,  gas  mendorong  pesawat jet ke depan. Jadi arah gaya berlawanan, tapi besar gaya sama. Pesawat jet bergerak horisontal  alias  mendatar,  sedangkan  roket  bergerak  vertikal  alias  tegak  lurus  permukaan  bumi.  Selesai….  Asyik  khan fisika ? dengan fisika, kita bisa menjelaskan banyak hal dalam kehidupan kita… ini baru hukum III  Newton lho, belom yang laen… pokoknya seru deh…  Oya, baru lupa…  Mengapa mobil bergerak ?  Mobil  bergerak  karena  mesin  menggerakan  roda  sehingga  roda  berputar.  Karena  roda  berputar  maka  mobil atau sepeda motor bergerak. Hmmm, apakah hanya demikian jawabannya ?   Penjelasan seperti ini belum cukup, karena jika mobil atau sepeda motor berada di atas permukaan es  atau  jalan  yang  sangat  licin  (tidak  ada  gesekan),  apakah  mobil  masih  bisa  bergerak  ?  paling  rodanya  muter  di  tempat.  Mobil  atau  sepeda  motor  bisa  bergerak  ke  depan  karena  ada  gaya  gesekan  yang  diberikan jalan pada roda. Gaya gesekan ini adalah gaya reaksi terhadap gaya aksi yang diberikan oleh  roda terhadap jalan.  Semakin cepat roda berputar, maka semakin  cepat roda tersebut memberikan gaya aksi kepada jalan,  dan jalan juga memberikan gaya reaksi secara cepat kepada roda kendaraan. Ingat bahwa gaya aksi dan  reaksi  tersebut  bekerja  sepanjang  jalan  yang  dilewati  oleh  kendaraan  beroda.  Apakah  gaya  aksi  dan  reaksi antara roda dan jalan tersebut yang membuat mobil bergerak cepat ? bukan… mesin kendaraan  yang memutar roda dengan cepat sehingga kendaraan beroda bergerak cepat. Jika mesin memutar roda  Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

7 

SERI EBOOK GURUMUDA    dengan  lambat  maka  kendaraan  beroda  akan  berjalan  lambat.  Tetapi  ingat  bahwa  kendaraan  beroda  bisa  bergerak  karena  terjadi  gaya  aksi‐reaksi  antara  roda  dan  jalan  sepanjang  lintasan  kendaraan  tersebut. Dirimu bisa memahami penjelasan GuruMuda khaen ? kalo bingun dibaca perlahan‐lahan, kalo  belum puas bisa diulangi sampai puas dan ngerti… okhe ?  Ssttt….kalo lagi nyetir mobil atau motor jangan mikirin gaya aksi‐reaksi ya…. ntar aksi‐reaksinya bukan  antara roda dan jalan tapi malah antara dirimu dan jalan :) pisss….    Catatan :   Ingat ya, gaya mempengaruhi gerak benda jika diberikan kepada benda tersebut.  Gaya yang diberikan  oleh sebuah benda tidak mempengaruhi benda tersebut, tetapi  mempengaruhi benda lain yang diberi  gaya itu. Misalnya, ketika roda memberikan gaya aksi kepada jalan, maka gaya tersebut mempengaruhi  jalan,  bukan  roda  sebagai  pemberi  gaya  aksi.  Demikian  juga  ketika  jalan  memberi  gaya  reaksi  kepada  roda,  maka  gaya  tersebut  mempengaruhi  roda;  tidak  mempengaruhi  jalan.  Beda  lho…  intinya  gaya  mempengaruhi  benda  lain  yang  diberikan  gaya.  Gaya  aksi  yang  diberikan  roda  bekerja  pada  jalan,  sedangkan gaya reaksi yang diberikan jalan, bekerja pada roda. Sekian dan semoga bermanfaat…                              Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

8 

SERI EBOOK GURUMUDA    Referensi :    Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga  Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga  Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga  Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga       

Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com  © 2008 ‐ 2009   

9