Gagasan utama
Hukum Newton menghubungkan gaya dengan gerak. Gaya total pada benda sama dengan massa dikali percepatannya, dan setiap gaya memiliki pasangan gaya yang sama besar dan berlawanan arah yang bekerja pada benda lain.
- Gambar diagram benda bebas dengan semua gaya pada benda, lalu jumlahkan sebagai vektor: ΣF = ma, terpisah pada tiap sumbu.
- Berat adalah mg dan arahnya ke bawah. Gaya normal tegak lurus permukaan dan tidak selalu sama dengan berat.
- Gesekan kinetik adalah μ_k N dan melawan gerak meluncur. Gesekan statis menyesuaikan diri hingga maksimum μ_s N.
- Pada bidang miring, uraikan berat menjadi mg sin θ sejajar lereng dan mg cos θ menekan permukaan.
Persamaan penting
ΣF = maW = mgf = μNa = g sin θ (frictionless incline)F = kx (Hooke’s law)
Contoh soal
Sebuah kotak 10 kg meluncur pada bidang miring 30° dengan μ_k = 0,20 (g = 9,8 m/s²). Sepanjang lereng: mg sin θ = 10 × 9,8 × 0,5 = 49 N. Gesekan: μ_k mg cos θ = 0,20 × 10 × 9,8 × 0,866 = 17 N. Gaya total 32 N, sehingga a = 32 ÷ 10 = 3,2 m/s².
Kesalahan umum
- Menganggap gaya normal selalu sama dengan mg. Pada bidang miring, atau dengan gaya vertikal tambahan, nilainya berbeda.
- Menganggap pasangan aksi-reaksi sebagai dua gaya pada benda yang sama. Keduanya bekerja pada benda berbeda sehingga tidak pernah saling meniadakan.
- Memakai berat, bukan gaya normal, dalam rumus gesekan.
Latihan
Uji dirimu dengan soal latihan tentang topik ini: Gaya dan hukum Newton