Percobaan Hukum 3 Newton, Contoh Soal dan Pembahasan
https://www.fisikabc.com/2018/06/percobaan-hukum-3-newton.html
Daftar Materi Fisika
Advertisement
Pernahkah kalian meniup balon dan kemudian melepaskannya tanpa mengikat mulutnya? Ketika kalian meniup balok dan melepaskan tanpa mengikat mulutnya, balon tersebut akan melesat terbang. Pada saat balon melesat, udara di dalam balon keluar dan mendorong udara di luar balon.
Akibat dorongan udara dari dalam balon (gaya aksi), udara di luar balon memberikan dorongan ke balon (gaya reaksi). Dorongan yang diberikan udara di luar balon berlawanan dengan dorongan udara dari dalam balon. Akibat dari dorongan udara di luar balon ini, balon dapat melesat terbang.
Contoh tersebut merupakan salah satu contoh peristiwa yang berdasarkan pada Hukum III Newton.
Hukum III Newton mengatakan bahwa jika suatu gaya diberikan pada suatu benda (aksi), maka benda tersebut akan memberikan gaya yang sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang diberikan (reaksi).
|
Hukum III Newton dituliskan sebagai berikut.
Faksi = − Freaksi
Dari contoh di atas, manakah yang termasuk gaya aksi (Faksi) dan gaya reaksi (Freaksi)? Jika gaya aksi adalah gaya yang diberikan udara di dalam balon, maka gaya reaksi adalah gaya yang diberikan udara di luar balon kepada balon. Hal yang perlu diperhatikan adalah pasangan aksi-reaksi bekerja pada benda yang berbeda. Perhatikan diagram gaya pada gambar berikut ini.
Dari diagram tersebut, pasangan gaya manakan yang menunjukkan pasangan aksi-reaksi? Pasangan F1 dan F2 merupakan pasangan aksi-reaksi, sebab keduanya bekerja pada benda yang berbeda. Sedangkan F3 dan F1 bukan pasangan aksi reaksi, karena bekerja pada benda yang sama. Agar kalian lebih mudah memahami Hukum III Newton, lakukanlah praktikum sederhana berikut ini.
Eksperimen: Membuktikan Hukum III Newton
A. Dasar Teori
Berdasarkan Hukum III Newton, jika kita memberikan gaya pada suatu benda (aksi), maka benda tersebut akan memberikan gaya kepada kita (reaksi). Besarnya gaya yang diberikan benda kepada kita (reaksi) sama dengan besar gaya yang kita berikan (aksi). Namun, arah gaya reaksi berlawanan dengan arah gaya aksi. Jika kita mendorong tembok, maka tembok akan mendorong kita dengan gaya yang sama besar dengan gaya dorong kita. Demikian juga sebaliknya.
Sebuah benda yang tergantung pada tali, mempunyai gaya berat yang arahnya ke bawah. Akibat gaya berat ini, tali memberikan gaya yang sama besar dengan gaya berat, tetapi arahnya ke atas. Jika tali ini kita ganti dengan 2 buah neraca pegas, akan tampak kedua neraca pegas menunjuk skala yang sama.
B. Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, kalian diharapkan mampu :
1. Mengetahui prinsip Hukum III Newton.
2. Memberikan contoh benda-benda yang bekerja berdasarkan Hukum III Newton.
C. Alat dan Bahan
1. Neraca pegas (2 buah).
2. Beban (0,5 kg, 1 kg, dan 2 kg)
D. Langkah Kerja
1. Aksi-reaksi pada tembok
a. Susunlah kedua neraca pegas seperti gambar di bawah ini.
b. Tariklah neraca pegas secara perlahan sampai menunjukkan skala tertentu. Perhatikan skala yang terbaca pada kedua neraca pegas tersebut.
2. Aksi-reaksi pada beban yang tergantung.
a. Susunlah kedua neraca pegas dan beban 0,5 kg seperti gambar di bawah ini.
b. Bacalah skala yang ditunjukkan kedua neraca pegas tersebut.
c. Ulangilah langkah a dan b dengan mengganti beban yang lain.
E. Pembahasan
1. Pada percobaan nomor 1 dan nomor 2, apakah skala pada kedua neraca pegas menunjukkan angka yang sama?
2. Dari gambar pada percobaan nomor 1 dan nomor 2, manakah yang menunjukkan pasangan aksi-reaksi? Jelaskan.
3. Berikan contoh benda yang bekerja berdasarkan prinsip Hukum III Newton.
Buatlah laporan hasil percobaan, kemudian kumpulkan kepada guru kalian.
Dari percobaan tersebut, kalian telah mengenal prinsip Hukum III Newton. Salah satu contoh benda yang bekerja berdasarkan prinsip Hukum III Newton adalah roket. Pada saat peluncuran, roket menyemburkan gas dengan gaya yang besar ke udara di bawahnya. Akibatnya, gas memberikan reaksi berupa gaya dorong terhadap roket dengan gaya yang sama besar dengan gaya semburan gas.
Dengan adanya gaya dorong inilah roket dapat meluncur di udara. Bisakah kalian memberikan contoh yang lainnya? Nah, untuk mengetahui tingkat pemahaman kalian tentang Hukum III Newton, silahkan kalian simak contoh soal dan jawabannya berikut ini.
Contoh Soal:
Sebuah pesawat antariksa diluncurkan dengan menggunakan roket. Roket ini mempunyai tiga tabung gas. Setiap tabung dalam 1 sekon mampu menyemburkan 5 kg gas dengan kecepatan 400 m/s. Jika massa total roket dan pesawat ulang-alik 2 ton, berapakah percepatan roket 1 sekon setelah peluncuran?
Penyelesaian:
mgas = 5 kg × 3 = 15 kg
vt gas = 400 m/s
v0 gas = 0 m/s (dalam keadaan diam)
t = 1 s
agas
|
=
|
vt – v0
|
=
|
400 – 0
|
=
|
400 m/s2
|
t
|
1
|
mroket + pesawat = 2 ton = 2000 kg
g = 10 m/s2
wroket + pesawat = mg = 2000 × 10 = 20.000 N
Dalam hal ini terdapat tiga gaya yang bekerja pada roket, yaitu gaya aksi semburan gas, gaya reaksi terhadap semburan gas, dan gaya berat seperti yang diilustrasikan pada gambar berikut ini.
Faksi = mgas × agas
Faksi = 15 kg × 400 m/s2
Faksi = 6000 N
Freaksi = -Faksi
Freaksi = -6000 N
Resultan gaya yang bekerja pada roket adalah:
ΣF = gaya berat + gaya reaksi
ΣF = w + Freaksi
ΣF = 20.000 N + (-6000 N)
ΣF = 14.000 N
Dari hukum II Newton ΣF = ma, maka percepatan roket tersebut adalah:
aroket
|
=
|
ΣF
|
=
|
14.000
|
=
|
7 m/s2
|
m
|
2000
|
Jadi, percepatan roket tersebut setelah 1 detik adalah 7 m/s2.
