Contoh Soal Hukum Kedua Newton Tentang Gerak

Hukum ini diekspresikan dengan menggunakan persamaan F=ma dimana F adalah gaya, m adalah massa, dan a adalah percepatan . Ketika gaya yang lebih besar ditambahkan pada suatu objek, maka kecepatannya juga akan bertambah. Oleh karenanya, F (gaya) dan a (percepatan) secara langsung akan berlaku proporsional satu sama lain ketika m (massa) nya tetap. Massa diukur dengan kilogram, dengan m/ s2 , dan gaya adalah arah kuantitas yang diukur dengan kg (m/s2), yang secara sederhana dapat digambarkan sebagai Newtons (N).

Bila gaya eksternal yang sama diterapkan pada sejumlah objek dengan massa yang berbeda-beda, maka hasil percepatan akan bervariasi secara proporsional. Yaitu, objek dengan massa yang lebih besar akan membutuhkan gaya yang lebih besar untuk mencapai percepatan yang sama. Orang yang pernah mencoba bowling dengan bola bowling yang berbeda-beda beratnya mungkin merasakan pengalaman ini. Orang akan menjumpai bahwa bola bowling dengan berat 8 ons akan cenderung menggelinding di jalur bowling jauh lebih cepat dibandingkan dengan bola berberat 12 ons. Ini bukan karena bola yang berberat 8 ons dilempar dengan gaya yang lebih besar daripada bola berberat 12 ons, tetapi karena gaya yang sama besar bila diterapkan pada objek yang massanya lebih kecil, akan menghasilkan percepatan yang lebih cepat. Sebagai contoh, bila 8 ons bola bowling ( sekitar 3.6 kg) dilempar menggunakan 15N, F=ma akan membantu dalam menghitung percepatan bola. Jadi 15N = 3.6 kg (a), 15N/3.6 kg = a, maka a= -4.2 m/s2. Bandingkan dengan percepatan yang didapat dari gaya yang sama tetapi untuk massa seberat 12 ons. (sekitar 5.4kg) – 15N= 5.4 kg (a), so 15N/5.4 kg=a, maka a= ~2.8 m/ s2. Percepatan bola 12 ons lebih kecil karena massanya yang lebih besar dan gaya yang lebih besar akan dibutuhkan untuk mencapai hasil percepatan yang sama. Contoh yang lebih ekstreme dapat ditemukan pada pembandingan berat dalam mendorong mobil mainan versus mendorong mobil yang sebenarnya. Bahkan anak-anak pun dapat mendorong mobil mainan beberapa meter di jalan dengan mudahnya, namun, mobil yang sesungguhnya akan membutuhkan beberapa orang dewasa untuk mendorongnya karena tingkat kesulitannya jauh lebih besar, dan pada umumnya daya percepatannya sangat lambat.

Bila lebih dari satu gaya dipertemukan pada satu objek, maka gaya akan menjadi tidak seimbang dan gaya yang tersisa akan menentukan daya percepatan objek. Bila gaya-gaya yang berbenturan berdaya seimbang dan datang dari arah yang berlawanan, maka gaya yang tersisa akan menjadi nihil dan objek tidak akan bergerak sama sekali. Situasi ini serupa dengan dua team yang berkekuatan imbang dalam permainan tarik tambang.

Bila salah satu gaya lebih besar daripada gaya-gaya yang lain, maka ketidakseimbangan gaya yang terjadi akan mempengaruhi daya percepatan objek dan juga arah pergerakannya. Bila suatu gaya yang lebih besar diterapkan di arah utara daripada gaya yang diterapkan di arah selatan, maka objek akan bergerak ke utara. Hal yang sama juga dapat diberlakukan pada gaya gravitasi, yang berlaku pada semua objek dimuka bumi. Aspek hukum ini dapat dengan mudah ditemukan ketika kita menendang bola. Bola sudah dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya tendangan akan melempar bola di udara ke arah itu. Tendangan yang lebih keras akan melempar bola lebih jauh, tetapi bagaimanapun pergesekan dari udara ataupun tanah, dan gaya gravitasi pada akhirnya membawa bola jatuh kembali ke bumi

Sementara hukum ini terlihat nyata, persamaan Newton juga sangat membantu ketika salah satu faktor tidak diketahui. Sebagai contoh, jika massa bola yang ditendang diketahui, dan gaya tendangan juga diketahui, maka F=ma dapat digunakan untuk menemukan daya percepatan bola. Demikian juga, bila percepatan dan massa keduanya diketahui,maka persamaan juga dapat digunakan untuk memecahkan jumlah gaya yang terpakai, serta bila kedua gaya dan daya percepatan diketahui, tetapi massa tidak diketahui. Hukum kedua Newton sudah terbukti sangat penting sepanjang sejarah dunia tehnik dan dikenal oleh beberapa kalangan sebagai persamaan fisika yang paling penting.