Hukum gerak Newton: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k →Sistem dengan massa berubah: net->total |
k Bot: Mengganti kategori yang dialihkan Konsep fisika dasar menjadi Konsep dalam fisika |
||
(114 revisi perantara oleh 67 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{lindungidarianon2|small=yes}}
[[Berkas:Newtons laws in latin.jpg|thumb|right|200px|Hukum Newton pertama dan kedua, dalam bahasa Latin, dari edisi asli journal [[Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica|Principia Mathematica]] tahun 1687.]]▼
{{mekanika klasik}}
▲[[Berkas:Newtons laws in latin.jpg|
'''Hukum gerak Newton''' adalah [[hukum fisika]] yang menjelaskan [[perpindahan]] suatu [[objek]] sebagai hasil hubungan antara nilai dan jarak dari [[Gaya (fisika)|gaya]] yang berlaku pada objek tersebut.<ref>{{Cite book|last=Aswardi dan Yanto, D. T. P.|date=2019|url=https://drive.google.com/file/d/1Fsv-wf1psn-nsX9CaTr0C0W_5pfA5jZR/view|title=Mesin Arus Searah|location=Purwokerto|publisher=CV IRDH|isbn=978-623-7343-12-7|pages=6|url-status=live}}</ref> Hukum gerak Newton merupakan salah satu dari tiga [[hukum fisika]] yang menjadi dasar [[mekanika klasik]]. Hukum ini menggambarkan hubungan antara [[gaya]] yang bekerja pada suatu benda dan [[gerak]] yang disebabkannya. Hukum ini telah dituliskan dengan pembahasaan yang berbeda-beda selama hampir 3 abad,<ref>
* Newton's "Axioms or Laws of Motion" starting on [http://books.google.com/books?id=Tm0FAAAAQAAJ&pg=PA19#v=onepage&q=&f=false page 19 of volume 1 of the 1729 translation] of the "[[Mathematical Principles of Natural Philosophy|Principia]]";
* [http://books.google.com/books?id=wwO9X3RPt5kC&pg=PA178 Section 242, ''Newton's laws of motion''] in [[#tho1867|Thomson, W (Lord Kelvin), and Tait, P G, (1867)]], ''Treatise on natural philosophy'', volume 1; and
* [[#cro2000|Benjamin Crowell (2000), ''Newtonian Physics'']].</ref> dan dapat dirangkum sebagai berikut:
# '''Hukum Pertama''':
# '''Hukum Kedua''':
\sum \mathbf{F} = # '''Hukum Ketiga''':
Ketiga hukum gerak ini pertama dirangkum oleh [[Isaac Newton]] dalam karyanya ''[[Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica]]'', pertama kali diterbitkan pada 5 Juli 1687.<ref name=Principia>Lihat ''Principia'' secara daring di [http://ia310114.us.archive.org/2/items/newtonspmathema00newtrich/newtonspmathema00newtrich.pdf Andrew Motte Translation]</ref> Newton menggunakan karyanya untuk menjelaskan dan meniliti gerak dari bermacam-macam benda fisik maupun sistem.<ref name=Motte>[http://members.tripod.com/~gravitee/axioms.htm Andrew Motte translation of Newton's ''Principia'' (1687) ''Axioms or Laws of Motion'']</ref> Contohnya dalam jilid tiga dari naskah tersebut, Newton menunjukkan bahwa dengan menggabungkan antara hukum gerak dengan [[Hukum
== Tinjauan ==
Hukum Newton diterapkan pada benda yang dianggap sebagai partikel,<ref>''[...]while Newton had used the word 'body' vaguely and in at least three different meanings, Euler realized that the statements of Newton are generally correct only when applied to masses concentrated at isolated points;''{{Cite book|
Dalam bentuk aslinya, hukum gerak Newton tidaklah cukup untuk menghitung gerakan dari
Ketika kecepatan mendekati [[kecepatan cahaya]], efek dari [[relativitas khusus]] harus diperhitungkan.
== Hukum pertama Newton ==
[[Berkas:first law.ogg|200px|jmpl|[[Walter Lewin]] menjelaskan hukum pertama Newton (dalam bahasa Inggris).<small>([http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/video-lectures/lecture-6/ MIT Course 8.01] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170209230310/http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/video-lectures/lecture-6/ |date=2017-02-09 }})</small><ref>{{cite video | people = [[Walter Lewin]] | date = September 20, 1999 | title = Newton’s First, Second, and Third Laws. MIT Course 8.01: Classical Mechanics, Lecture 6. | url = http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/video-lectures/lecture-6/ | format = ogg | medium = videotape | language = English | publisher = [[MIT OpenCourseWare|MIT OCW]] | location = Cambridge, MA USA | accessdate = December 23, 2010 | time = 0:00–6:53 | ref = lewin1 | archive-date = 2017-02-09 | archive-url = https://web.archive.org/web/20170209230310/http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/video-lectures/lecture-6/ | dead-url = yes }}</ref> ]]
{{quote|''Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.''}}
Baris 29 ⟶ 33:
</math>
Artinya
* Sebuah benda yang sedang diam akan tetap diam kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
* Sebuah benda yang sedang bergerak, tidak akan berubah kecepatannya kecuali ada resultan gaya yang tidak nol bekerja padanya.
Hukum pertama newton adalah penjelasan kembali dari hukum inersia yang sudah pernah dideskripsikan oleh [[Galileo]]. Dalam bukunya Newton memberikan penghargaan pada [[Galileo]] untuk hukum ini. [[Aristoteles]] berpendapat bahwa setiap benda memilik tempat asal di alam semesta: benda berat seperti batu akan berada di atas tanah dan benda ringan seperti asap berada di langit. Bintang-bintang akan tetap berada di surga. Ia mengira bahwa sebuah benda sedang berada pada kondisi alamiahnya jika tidak bergerak, dan untuk satu benda bergerak pada garis lurus dengan kecepatan konstan diperlukan sesuatu dari luar benda tersebut yang terus mendorongnya, kalau tidak benda tersebut akan berhenti bergerak. Tetapi Galileo menyadari bahwa gaya diperlukan untuk mengubah kecepatan benda tersebut ([[percepatan]]),
==Hukum kedua Newton== <!-- [Hukum dua Newton] -->
[[
Hukum kedua menyatakan bahwa total gaya pada sebuah partikel sama dengan banyaknya perubahan [[Momentum|momentum linier]] '''p''' terhadap waktu
:<math>\mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}\mathbf{p}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}(m\mathbf v)}{\mathrm{d}t},</math>
Karena hukumnya hanya berlaku untuk sistem dengan massa konstan,<ref name="plastino">{{cite journal|last=Plastino|first=Angel R. |coauthors=Muzzio, Juan C.|year=1992|title=On the use and abuse of Newton's second law for variable mass problems|journal=Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy|publisher=Kluwer Academic Publishers|location=Netherlands|volume= 53|issue= 3|pages=227–232|issn=0923-2958|bibcode=1992CeMDA..53..227P|doi=10.1007/BF00052611}} "We may conclude emphasizing that Newton's second law is valid for constant mass only. When the mass varies due to accretion or ablation, [an alternate equation explicitly accounting for the changing mass] should be used."</ref><ref name=Halliday>{{cite book|last=Halliday|coauthors=Resnick|title=Physics|volume=1|pages=199|quote=It is important to note that we ''cannot'' derive a general expression for Newton's second law for variable mass systems by treating the mass in '''F''' = d'''P'''/dt = d(M'''v''') as a ''variable''. [...] We ''can'' use '''F''' = d'''P'''/dt to analyze variable mass systems ''only'' if we apply it to an ''entire system of constant mass'' having parts among which there is an interchange of mass.|isbn=0471037109}} [Emphasis as in the original]</ref><ref name=Kleppner>
{{cite book|last=Kleppner|first=Daniel|coauthors=Robert Kolenkow|title=An Introduction to Mechanics|url=https://archive.org/details/introductiontome00dani|publisher=McGraw-Hill|year=1973|pages=
:<math>\mathbf{F} = m\,\frac{\mathrm{d}\mathbf{v}}{\mathrm{d}t} = m\mathbf{a},</math>
Baris 54 ⟶ 58:
Hukum kedua ini perlu perubahan jika [[relativitas khusus]] diperhitungkan, karena dalam kecepatan sangat tinggi hasil kali massa dengan kecepatan tidak mendekati momentum sebenarnya.
=== Impuls ===
{{Main|Impuls}}
[[Impuls (fisika)|Impuls]] '''J''' muncul ketika sebuah gaya '''F''' bekerja pada suatu interval waktu Δ''t'', dan dirumuskan sebagai<ref>Hannah, J, Hillier, M J, ''Applied Mechanics'', p221, Pitman Paperbacks, 1971</ref><ref name=Serway>{{cite book
:<math> \mathbf{J} = \int_{\Delta t} \mathbf F \,\mathrm{d}t .</math>
Impuls adalah suatu konsep yang digunakan untuk menganalisis tumbukan.<ref name=Stronge>{{cite book
=== Sistem dengan massa berubah ===
Sistem dengan massa berubah, seperti roket yang bahan bakarnya digunakan dan mengeluarkan gas sisa, tidak
<!-- If you have the Halliday book, please add the missing fields of the Cite book template. While you're at it, update the same citation found in [[Force]].-->
Alasannya, seperti yang tertulis dalam ''An Introduction to Mechanics'' karya Kleppner dan Kolenkow, adalah bahwa hukum kedua Newton berlaku terhadap partikel-partikel secara mendasar.<ref name="Kleppner"/> Pada mekanika klasik, partikel memiliki massa yang konstant. Dalam kasus partikel-partikel dalam suatu sistem yang terdefinisikan dengan jelas, hukum Newton dapat digunakan dengan menjumlahkan semua partikel dalam sistem:
Baris 66 ⟶ 71:
dengan '''F'''<sub>total</sub> adalah total gaya yang bekerja pada sistem, ''M'' adalah total massa dari sistem, dan '''a'''<sub>pm</sub> adalah percepatan dari [[pusat massa]] sistem.
Sistem dengan massa yang berubah-ubah seperti roket atau ember yang berlubang biasanya tidak dapat dihitung seperti sistem partikel, maka hukum kedua Newton tidak dapat digunakan langsung. Persamaan baru digunakan untuk menyelesaikan soal seperti itu dengan cara menata ulang hukum kedua dan menghitung momentum yang dibawa oleh massa yang masuk atau keluar dari sistem:<ref name="plastino"/>
:<math>\mathbf F + \mathbf{u} \frac{\mathrm{d} m}{\mathrm{d}t} = m {\mathrm{d} \mathbf v \over \mathrm{d}t}</math>
dengan '''u''' adalah kecepatan dari massa yang masuk atau keluar relatif terhadap pusat massa dari
:<math>\mathbf F = m \mathbf a.</math>
=== Sejarah ===
Hukum kedua Newton dalam bahasa aslinya (latin) berbunyi:
{{quote|''Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.''}}
Baris 83 ⟶ 88:
Yang dalam Bahasa Indonesia berarti:
{{quote|''Hukum Kedua: Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya
== Hukum ketiga Newton ==
[[
[[Berkas:thirdlaw.ogg|250px|jmpl|Penjelasan hukum ketiga Newton.<ref>[[Walter Lewin|Lewin]], [http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/video-lectures/lecture-6/ Newton’s First, Second, and Third Laws] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170209230310/http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/video-lectures/lecture-6/ |date=2017-02-09 }}, Lecture 6. (14:11–16:00)</ref> ]]
{{Cquote|''Lex III: Actioni contrariam semper et æqualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse æquales et in partes contrarias dirigi.''}}
{{Cquote|''Hukum ketiga : Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah.''
}}
Benda apapun yang menekan atau menarik benda lain mengalami tekanan atau tarikan yang sama dari benda yang ditekan atau ditarik. Kalau anda menekan sebuah batu dengan jari anda, jari anda juga ditekan oleh batu. Jika seekor kuda menarik sebuah batu dengan menggunakan tali, maka kuda tersebut juga "tertarik" ke arah batu: untuk tali yang digunakan, juga akan menarik sang kuda ke arah batu sebesar ia menarik sang batu ke arah kuda.
Baris 101 ⟶ 107:
| issue = 2
| pages = 112–115
| doi = 10.1088/0031-9120/27/2/011|bibcode = 1992PhyEd..27..112H }}</ref> maka tidak ada gaya yang bekerja hanya pada satu benda. Jika benda ''A'' mengerjakan gaya pada benda ''B'', benda ''B'' secara bersamaan akan mengerjakan gaya dengan besar yang sama pada benda ''A'' dan kedua gaya segaris. Seperti yang ditunjukan di diagram, para peluncur es (Ice skater) memberikan gaya satu sama lain dengan besar yang sama,
Secara sederhananya, sebuah gaya selalu bekerja pada sepasang benda, dan tidak pernah hanya pada sebuah benda. Jadi untuk setiap gaya selalu memiliki dua ujung. Setiap ujung gaya ini sama kecuali arahnya yang berlawanan. Atau sebuah ujung gaya adalah cerminan dari ujung lainnya.
Secara matematis, hukum ketiga ini berupa persamaan vektor satu dimensi, yang bisa dituliskan sebagai berikut. Asumsikan benda A dan benda B memberikan gaya terhadap satu sama lain.
Baris 109 ⟶ 115:
:<math>
\sum \mathbf{F}_{a,b} = - \sum \mathbf{F}_{b,a}
</math>
Dengan
: '''F'''<sub>a,b</sub> adalah gaya-gaya yang bekerja pada A oleh B, dan
: '''F'''<sub>b,a</sub> adalah gaya-gaya yang bekerja pada B oleh A.
Baris 116 ⟶ 122:
Newton menggunakan hukum ketiga untuk menurunkan hukum [[momentum#Kekekalan momentum linear|kekekalan momentum]],<ref>Newton, ''Principia'', Corollary III to the laws of motion</ref> namun dengan pengamatan yang lebih dalam, kekekalan momentum adalah ide yang lebih mendasar (diturunkan melalui [[teorema Noether]] dari [[relativitas Galileo]] dibandingkan hukum ketiga, dan tetap berlaku pada kasus yang membuat hukum ketiga newton seakan-akan tidak berlaku. Misalnya ketika [[medan gaya (fisika)|medan gaya]] memiliki momentum, dan dalam [[mekanika kuantum]].<!-- Dalam medan gaya masih ada perdebatan dari wiki luar apakah hukum ketiga fail. -->
== Pentingnya hukum Newton dan jangkauan validitasnya ==
Hukum-hukum Newton sudah
Ketiga hukum ini juga merupakan pendekatan yang baik untuk benda-benda makroskopis dalam kondisi sehari-hari. Namun hukum newton (digabungkan dengan hukum gravitasi umum dan [[elektrodinamika klasik]]) tidak tepat untuk digunakan dalam kondisi tertentu, terutama dalam skala yang amat kecil, kecepatan yang sangat tinggi (dalam [[relativitas
Dalam [[mekanika kuantum]] konsep seperti gaya, momentum, dan posisi didefinsikan oleh [[operator (fisika)|operator-operator]] linier yang beroperasi dalam [[kondisi kuantum]], pada kecepatan yang jauh lebih rendah dari kecepatan cahaya, hukum-hukum Newton sama tepatnya dengan operator-operator ini bekerja pada benda-benda klasik. Pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya, hukum kedua tetap berlaku seperti bentuk aslinya
'''F''' = {{frac2|d'''p'''|d''t''}}, yang menjelaskan bahwa gaya adalah turunan dari momentum suatu benda terhadap waktu, namun beberapa versi terbaru dari hukum kedua tidak berlaku pada kecepatan relativistik.
== Hubungan dengan hukum kekekalan ==
Di fisika modern, [[hukum kekekalan]] dari [[momentum]], [[energi]], dan [[momentum
Secara sederhana, "Momen, energi, dan momentum angular tidak dapat diciptakan atau dihilangkan."
Karena gaya adalah turunan dari momen, dalam teori-teori dasar (seperti [[mekanika kuantum]], [[elektrodinamika kuantum]], [[relativitas umum]], dsb.)
[[Model standar]] dapat menjelaskan secara terperinci bagaimana tiga gaya-gaya fundamental yang dikenal sebagai [[Teori Gauge|gaya-gaya gauge]], berasal dari pertukaran [[partikel virtual]]. Gaya-gaya lain seperti [[gravitasi]] dan [[tekanan degenerasi fermionik]] juga muncul dari kekekalan momentum. Kekekalan dari [[4-momentum]] dalam gerak inersia melalui [[ruang-waktu terkurva]] menghasilkan yang kita sebut sebagai [[gaya gravitasi]] dalam teori [[relativitas umum]].
[[Kekekalan energi]] baru ditemukan setelah hampir dua abad setelah kehidupan Newton, adanya jeda yang cukup panjang ini disebabkan kesulitan dalam memahami peran dari energi yang mikroskopik dan tak terlihat seperti panas dan cahaya infra-merah.▼
▲[[Kekekalan energi]] baru ditemukan setelah hampir dua abad setelah kehidupan Newton, adanya jeda yang cukup panjang ini disebabkan oleh adanya kesulitan dalam memahami peran dari energi
==Lihat juga==▼
* [[Merkurius (planet)]]
* [[Relativitas Galileo]]
* [[Dinamika Newton]]
* [[Mekanika
* [[Mekanika Hamilton]]
* [[Hukum Euler]]
== Referensi
=== Catatan kaki ===
{{reflist|colwidth=30em}}
== Bacaan lanjut ==
* <cite id=cro2000>Crowell, Benjamin, (2000), [http://books.google.com/books?id=TT4ssKhDdLUC ''Newtonian Physics''], (2000, Light and Matter), ISBN 0-9704670-1-X, 9780970467010, especially at Section [http://books.google.com/books?id=TT4ssKhDdLUC&pg=PA102 '''4.2, Newton's First Law'''], Section [http://books.google.com/books?id=TT4ssKhDdLUC&pg=PA106 '''4.3, Newton's Second Law'''], and Section [http://books.google.com/books?id=TT4ssKhDdLUC&pg=PA125 '''5.1, Newton's Third Law'''].</cite>
* <cite id=fey2005>{{cite book|last1=Feynman|first1=R. P.|author1-link=Richard Feynman|last2=Leighton|first2=R. B.|last3=Sands|first3=M.|year=2005|title=The Feynman Lectures on Physics|volume=Vol. 1|edition=2nd|publisher=Pearson/Addison-Wesley|isbn=0805390499}}</cite>
* <cite id=fow1999>{{cite book|last1=Fowles|first1=G. R.|last2=Cassiday|first2=G. L.|year=1999|title=Analytical Mechanics|url=https://archive.org/details/analyticalmechan0000fowl_h7b9|edition=6th|publisher=Saunders College Publishing|isbn=0030223172}}</cite>
* <cite id=lik1973>{{cite book|last=Likins|first=Peter W.|authorlink=Peter Likins|year=1973|title=Elements of Engineering Mechanics|publisher=McGraw-Hill Book Company|isbn=0070378525}}</cite>
* <cite id=mar1995>{{cite book|last=Marion|first1=Jerry|last2=Thornton|first2=Stephen|year=1995|title=Classical Dynamics of Particles and Systems|url=https://archive.org/details/classicaldynamic00mari_0|publisher=Harcourt College Publishers|isbn=0030973023}}</cite>
* <cite id=new1729v1>Newton, Isaac, "[[Mathematical Principles of Natural Philosophy]]", 1729 English translation based on 3rd Latin edition (1726), [http://books.google.com/books?id=Tm0FAAAAQAAJ volume 1, containing Book 1], especially at the section [http://books.google.com/books?id=Tm0FAAAAQAAJ&pg=PA19 '''Axioms or Laws of Motion''' starting page 19].</cite>
* <cite id=new1729v2>Newton, Isaac, "[[Mathematical Principles of Natural Philosophy]]", 1729 English translation based on 3rd Latin edition (1726), [http://books.google.com/books?id=6EqxPav3vIsC volume 2, containing Books 2 & 3].</cite>
* <cite id=tho1867>Thomson, W (Lord Kelvin), and Tait, P G, (1867), [http://books.google.com/books?id=wwO9X3RPt5kC ''Treatise on natural philosophy''], volume 1, especially at [http://books.google.com/books?id=wwO9X3RPt5kC&pg=PA178 Section 242, '''Newton's laws of motion'''].</cite>
* <cite id=woo2003>{{cite book
* <cite id=gal2003>{{Cite journal| author = Galili, I. & Tseitlin, M. | title = Newton's first law: text, translations, interpretations, and physics education.| series = 12 | journal = Science and Education | volume = (1)| issue = 1 | pages= 45–73 | year = 2003| doi = 10.1023/A:1022632600805|bibcode = 2003Sc&Ed..12...45G }}</cite>
== Pranala luar ==
* {{en}} [http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-01Physics-IFall1999/VideoLectures/detail/Video-Segment-Index-for-L-6.htm Video ceramah MIT] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080411233349/http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-01Physics-IFall1999/VideoLectures/detail/Video-Segment-Index-for-L-6.htm
* {{en}} [http://www.lightandmatter.com/html_books/1np/ch04/ch04.html Newtonian Physics] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070216045052/http://www.lightandmatter.com/html_books/1np/ch04/ch04.html |date=2007-02-16 }} –
* {{en}} [http://www.motionmountain.net Motion Mountain] –
* {{en}} [http://phy.hk/wiki/englishhtm/firstlaw.htm
*
* {{en}} [http://www.youtube.com/watch?v=9gFMObYCccU
* {{id}} [http://www.gurumuda.com/hukum-newton-1/ Hukum Newton 1]
* {{id}} [http://www.gurumuda.com/hukum-newton-2/ Hukum Newton 2]
* {{id}} [http://www.gurumuda.com/hukum-newton-3/ Hukum Newton 3]
{{DEFAULTSORT:Hukum gerak Newton}}
[[
[[
[[
[[
[[
[[
[[
[[
|