Percobaan Aturan 3 Newton, Rujukan Soal Dan Pembahasan

Pernahkah kalian meniup balon dan lalu melepaskannya tanpa mengikat mulutnya? Ketika kalian meniup balok dan melepaskan tanpa mengikat mulutnya, balon tersebut akan melesat terbang. Pada ketika 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 memperlihatkan 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 sanggup melesat terbang.

Contoh tersebut merupakan salah satu teladan insiden yang menurut pada Hukum III Newton.

Hukum III Newton mengatakan bahwa jikalau suatu gaya diberikan pada suatu benda (aksi), maka benda tersebut akan memperlihatkan gaya yang sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang diberikan (reaksi).

Hukum III Newton dituliskan sebagai berikut.

Faksi = − Freaksi

Dari teladan di atas, manakah yang termasuk gaya agresi (Faksi) dan gaya reaksi (Freaksi)? Jika gaya agresi yaitu gaya yang diberikan udara di dalam balon, maka gaya reaksi yaitu 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 memperlihatkan pasangan aksi-reaksi? Pasangan F1 dan F2 merupakan pasangan aksi-reaksi, lantaran keduanya bekerja pada benda yang berbeda. Sedangkan F3 dan F1 bukan pasangan agresi reaksi, lantaran bekerja pada benda yang sama. Agar kalian lebih gampang memahami Hukum III Newton, lakukanlah praktikum sederhana berikut ini.

Eksperimen: Membuktikan Hukum III Newton

A. Dasar Teori

Berdasarkan Hukum III Newton, jikalau kita memperlihatkan gaya pada suatu benda (aksi), maka benda tersebut akan memperlihatkan 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, memiliki gaya berat yang arahnya ke bawah. Akibat gaya berat ini, tali memperlihatkan 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 melaksanakan percobaan ini, kalian dibutuhkan bisa :

1. Mengetahui prinsip Hukum III Newton.

2. Memberikan teladan benda-benda yang bekerja menurut 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 menyerupai gambar di bawah ini.

b. Tariklah neraca pegas secara perlahan hingga memperlihatkan 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 menyerupai 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 memperlihatkan angka yang sama?

2. Dari gambar pada percobaan nomor 1 dan nomor 2, manakah yang memperlihatkan pasangan aksi-reaksi? Jelaskan.

3. Berikan teladan benda yang bekerja menurut prinsip Hukum III Newton.

Buatlah laporan hasil percobaan, lalu kumpulkan kepada guru kalian.

Dari percobaan tersebut, kalian telah mengenal prinsip Hukum III Newton. Salah satu teladan benda yang bekerja menurut prinsip Hukum III Newton yaitu roket. Pada ketika peluncuran, roket menyemburkan gas dengan gaya yang besar ke udara di bawahnya. Akibatnya, gas memperlihatkan reaksi berupa gaya dorong terhadap roket dengan gaya yang sama besar dengan gaya semburan gas.

Dengan adanya gaya dorong inilah roket sanggup meluncur di udara. Bisakah kalian memperlihatkan teladan yang lainnya? Nah, untuk mengetahui tingkat pemahaman kalian ihwal Hukum III Newton, silahkan kalian simak teladan soal dan jawabannya berikut ini.

Contoh Soal:

Sebuah pesawat antariksa diluncurkan dengan memakai roket. Roket ini memiliki tiga tabung gas. Setiap tabung dalam 1 sekon bisa menyemburkan 5 kg gas dengan kecepatan 400 m/s. Jika massa total roket dan pesawat ulang-alik 2 ton, berapakah percepatan roket 1 sekon sesudah 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 agresi semburan gas, gaya reaksi terhadap semburan gas, dan gaya berat menyerupai 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 aturan II Newton ΣF = ma, maka percepatan roket tersebut adalah:

aroket	=	ΣF	=	14.000	=	7 m/s2
		m		2000

Jadi, percepatan roket tersebut sesudah 1 detik yaitu 7 m/s2.