sttlmataram.ac.id

Aksi-Reaksi di Sekitar Kita: Memahami Hukum III Newton Beserta Contoh Soalnya untuk SMP Kelas 8

Pendahuluan: Fisika di Balik Gerakan Sehari-hari

Halo, para pelajar hebat SMP kelas 8! Pernahkah kalian bertanya-tanya mengapa kita bisa berjalan, mengapa perahu bisa bergerak di air, atau bagaimana roket bisa meluncur ke angkasa? Semua fenomena ini, dan banyak lagi, dijelaskan oleh hukum-hukum fisika yang fundamental, salah satunya adalah Hukum Newton. Sir Isaac Newton, seorang ilmuwan jenius, merumuskan tiga hukum gerak yang menjadi pondasi mekanika klasik.

Kita sudah mengenal Hukum I Newton tentang kelembaman (inersia), yang menjelaskan bahwa benda akan cenderung mempertahankan keadaan geraknya (diam akan tetap diam, bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan) kecuali ada gaya luar yang memengaruhinya. Kemudian, Hukum II Newton mengajarkan kita tentang hubungan antara gaya, massa, dan percepatan (F=ma), yang menjelaskan bagaimana gaya menyebabkan perubahan gerak.

Namun, ada satu hukum lagi yang tak kalah penting, yang seringkali terlihat sepele namun memiliki dampak besar dalam kehidupan kita: Hukum III Newton, atau sering disebut Hukum Aksi-Reaksi. Hukum ini menjelaskan bahwa gaya tidak pernah bekerja sendirian; gaya selalu muncul berpasangan. Mari kita selami lebih dalam konsep menarik ini dan bagaimana kita bisa menerapkannya dalam berbagai contoh soal.

Mengulang Kembali Konsep Gaya: Pondasi Hukum Newton

Sebelum kita masuk ke Hukum III, mari kita ingat kembali apa itu gaya. Gaya adalah tarikan atau dorongan yang dapat menyebabkan benda bergerak, berhenti, mengubah arah, atau bahkan mengubah bentuk. Gaya memiliki besar (nilai) dan arah, sehingga ia termasuk besaran vektor.

Hukum I Newton (Hukum Kelembaman):
"Setiap benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika ia dipaksa untuk mengubah keadaan itu oleh gaya-gaya yang dikerjakan padanya."
Contoh: Bola yang diam di lapangan akan tetap diam sampai ada yang menendangnya. Mobil yang melaju kencang akan terus melaju jika tidak diinjak remnya atau ada hambatan.

Hukum II Newton (Hukum Percepatan):
"Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total." Dirumuskan sebagai F = m x a, di mana F adalah gaya (Newton), m adalah massa (kilogram), dan a adalah percepatan (meter per detik kuadrat).
Contoh: Mendorong gerobak kosong (massa kecil) akan lebih mudah dan menghasilkan percepatan lebih besar dibandingkan mendorong gerobak penuh barang (massa besar) dengan gaya yang sama.

Memahami Hukum III Newton: Aksi-Reaksi

Nah, sekarang saatnya kita fokus pada Hukum III Newton. Hukum ini adalah kunci untuk memahami bagaimana benda-benda berinteraksi satu sama lain melalui gaya.

Pernyataan Hukum III Newton:
"Untuk setiap aksi, selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah."

Mari kita bedah pernyataan ini satu per satu:

1. "Untuk setiap aksi…": Ini merujuk pada gaya yang diberikan oleh satu benda ke benda lain. Kita bisa menyebutnya "gaya aksi".
2. "…selalu ada reaksi…": Ini merujuk pada gaya yang diberikan kembali oleh benda kedua ke benda pertama. Kita menyebutnya "gaya reaksi".
3. "…yang sama besar…": Ini berarti bahwa nilai atau magnitudo gaya aksi dan gaya reaksi selalu sama. Jika kamu mendorong tembok dengan gaya 100 Newton, maka tembok juga mendorongmu dengan gaya 100 Newton.
4. "…dan berlawanan arah.": Ini berarti bahwa arah gaya aksi dan gaya reaksi selalu berlawanan. Jika kamu mendorong tembok ke depan, tembok mendorongmu ke belakang.

Poin Paling Penting dan Sering Salah Paham:
Gaya aksi dan gaya reaksi selalu bekerja pada dua benda yang berbeda. Ini sangat krusial! Karena mereka bekerja pada benda yang berbeda, gaya aksi dan reaksi tidak akan pernah saling meniadakan (membatalkan). Jika mereka bekerja pada benda yang sama, barulah mereka bisa saling meniadakan.

Karakteristik Pasangan Gaya Aksi-Reaksi:

Untuk memudahkan pemahaman, ingatlah karakteristik penting dari pasangan gaya aksi-reaksi:

1. Besarnya sama: Nilai kedua gaya (aksi dan reaksi) selalu identik.
2. Arahnya berlawanan: Arah kedua gaya selalu berlawanan 180 derajat.
3. Bekerja pada dua benda yang berbeda: Gaya aksi bekerja pada benda A (diberikan oleh B), dan gaya reaksi bekerja pada benda B (diberikan oleh A). Ini adalah alasan mengapa mereka tidak saling meniadakan.
4. Terjadi secara simultan (bersamaan): Gaya aksi dan reaksi muncul pada saat yang bersamaan; tidak ada yang lebih dulu.

Contoh Penerapan Hukum III Newton dalam Kehidupan Sehari-hari

Agar lebih jelas, mari kita lihat beberapa contoh di sekitar kita:

1. Berjalan Kaki:

   • Aksi: Kakimu mendorong lantai ke belakang.
   • Reaksi: Lantai mendorong kakimu ke depan, membuatmu bergerak maju.

2. Mendayung Perahu:

   • Aksi: Dayung mendorong air ke belakang.
   • Reaksi: Air mendorong dayung (dan perahu) ke depan.

3. Roket Meluncur:

   • Aksi: Roket menyemburkan gas panas bertekanan tinggi ke bawah.
   • Reaksi: Gas panas mendorong roket ke atas, meluncurkannya ke angkasa.

4. Menembak Senapan:

   • Aksi: Senapan mendorong peluru ke depan.
   • Reaksi: Peluru mendorong senapan ke belakang, menyebabkan "hentakan" atau recoil.

5. Berenang:

   • Aksi: Tangan dan kakimu mendorong air ke belakang.
   • Reaksi: Air mendorong tubuhmu ke depan.

6. Burung Terbang:

   • Aksi: Sayap burung mendorong udara ke bawah.
   • Reaksi: Udara mendorong sayap burung ke atas, membuatnya terangkat.

Miskonsepsi Umum tentang Hukum III Newton (Sering Terjadi!)

Ada beberapa kesalahan pemahaman yang sering muncul terkait Hukum III Newton. Mari kita luruskan:

1. "Gaya aksi dan reaksi saling meniadakan." (SALAH!)

   • Mengapa salah? Karena gaya aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda. Agar gaya bisa saling meniadakan, mereka harus bekerja pada benda yang sama.
   • Contoh: Jika kamu mendorong tembok, kamu memberi gaya ke tembok, dan tembok memberi gaya ke kamu. Kedua gaya itu tidak bisa saling meniadakan karena satu gaya bekerja pada tembok, dan gaya lainnya bekerja padamu.

2. "Gaya reaksi terjadi setelah gaya aksi." (SALAH!)

   • Mengapa salah? Gaya aksi dan reaksi terjadi secara simultan (bersamaan). Begitu gaya aksi muncul, gaya reaksi pun langsung muncul pada saat yang sama. Tidak ada jeda waktu.

3. "Gaya aksi-reaksi selalu menyebabkan gerakan." (SALAH!)

   • Mengapa salah? Gaya aksi-reaksi mungkin tidak selalu menyebabkan gerakan.
   • Contoh: Kamu mendorong tembok. Kamu memberikan gaya aksi ke tembok, dan tembok memberikan gaya reaksi kepadamu. Meskipun ada gaya yang bekerja, tembok tidak bergerak. Ini karena tembok juga memiliki gaya-gaya lain yang menyeimbangkannya (misalnya, gaya gesek dengan tanah atau gaya internal struktur bangunan).

Contoh Soal Hukum III Newton untuk SMP Kelas 8

Sekarang, mari kita terapkan pemahaman kita ke dalam beberapa contoh soal. Ingat kuncinya: identifikasi dua benda yang berinteraksi, lalu tentukan gaya yang diberikan oleh masing-masing benda ke benda lainnya.

Soal 1: Berjalan di Lantai

Skenario: Seorang siswa bernama Budi sedang berjalan di atas lantai yang kasar.

Pertanyaan: Jelaskan bagaimana Hukum III Newton berlaku pada peristiwa Budi berjalan, dan identifikasi pasangan gaya aksi-reaksi yang terlibat.

Pembahasan:
Ketika Budi berjalan, kakinya berinteraksi langsung dengan lantai.

• Gaya Aksi: Kaki Budi mendorong lantai ke belakang (arah berlawanan dengan arah gerak).
• Gaya Reaksi: Lantai mendorong kaki Budi ke depan (searah dengan arah gerak Budi).
  Kedua gaya ini (kaki Budi ke lantai dan lantai ke kaki Budi) memiliki besar yang sama dan arah yang berlawanan. Gaya reaksi dari lantai inilah yang membuat Budi bisa bergerak maju. Gaya aksi bekerja pada lantai, sedangkan gaya reaksi bekerja pada Budi (kaki Budi). Karena bekerja pada benda yang berbeda, keduanya tidak saling meniadakan.

Soal 2: Peluncuran Roket Sederhana

Skenario: Sebuah roket mainan diluncurkan dengan menyemburkan gas dari bagian bawahnya.

Pertanyaan: Bagaimana prinsip Hukum III Newton menjelaskan mengapa roket dapat meluncur ke atas?

Pembahasan:

• Gaya Aksi: Roket menyemburkan (mendorong) gas buang bertekanan tinggi ke bawah.
• Gaya Reaksi: Gas buang tersebut mendorong roket ke atas dengan gaya yang sama besar.
  Gaya dorong ke atas inilah yang disebut gaya dorong (thrust) roket, yang memungkinkan roket bergerak melawan gravitasi Bumi dan meluncur ke angkasa. Gaya aksi bekerja pada gas, sedangkan gaya reaksi bekerja pada roket.

Soal 3: Mendorong Tembok

Skenario: Dina mendorong sebuah tembok yang kokoh dengan seluruh kekuatannya. Tembok tersebut tidak bergerak.

Pertanyaan:
a. Identifikasi pasangan gaya aksi-reaksi dalam situasi ini.
b. Mengapa tembok tidak bergerak meskipun Dina mengerahkan gaya yang besar? Apakah ini berarti Hukum III Newton tidak berlaku?

Pembahasan:
a. Dalam interaksi antara Dina dan tembok:

• Gaya Aksi: Gaya yang diberikan Dina ke tembok (mendorong tembok ke depan).
• Gaya Reaksi: Gaya yang diberikan tembok ke Dina (mendorong Dina ke belakang).
  Kedua gaya ini sama besar dan berlawanan arah. Gaya aksi bekerja pada tembok, sedangkan gaya reaksi bekerja pada Dina.

b. Tembok tidak bergerak bukan berarti Hukum III Newton tidak berlaku. Hukum III Newton tetap berlaku. Tembok tidak bergerak karena ada gaya-gaya lain yang bekerja padanya yang menyeimbangkan gaya dorong Dina. Misalnya, tembok terhubung dengan fondasi yang kokoh, dan ada gaya gesek atau gaya penahan lain yang diberikan oleh tanah atau struktur bangunan di sekitarnya yang jauh lebih besar dari gaya dorong Dina. Gaya aksi Dina pada tembok mungkin besar, tetapi gaya total (resultan) yang bekerja pada tembok adalah nol, sehingga tembok tidak mengalami percepatan (tetap diam). Ini adalah penerapan Hukum I Newton (kelembaman) pada tembok, di mana gaya totalnya nol.

Soal 4: Gaya Gravitasi Bumi dan Apel

Skenario: Sebuah apel jatuh dari pohon ke tanah karena pengaruh gravitasi.

Pertanyaan: Identifikasi pasangan gaya aksi-reaksi antara apel dan Bumi. Mana yang memberikan gaya lebih besar?

Pembahasan:
Hukum III Newton juga berlaku untuk gaya non-kontak seperti gravitasi.

• Gaya Aksi: Gaya gravitasi Bumi menarik apel ke bawah.
• Gaya Reaksi: Gaya gravitasi apel menarik Bumi ke atas.
  Kedua gaya ini memiliki besar yang sama dan arah yang berlawanan. Meskipun kita melihat apel jatuh dan Bumi tampak diam, apel juga memberikan gaya tarik gravitasi pada Bumi yang sama besar dengan gaya tarik Bumi pada apel.

Mana yang memberikan gaya lebih besar? Tidak ada yang lebih besar. Mereka sama besar. Perbedaannya adalah pada efek yang ditimbulkan oleh gaya tersebut. Karena massa Bumi jauh, jauh, jauh lebih besar daripada massa apel, maka percepatan yang dialami Bumi akibat tarikan apel sangat kecil dan tidak teramati (hampir nol), sesuai dengan Hukum II Newton (a = F/m). Sementara itu, massa apel sangat kecil, sehingga percepatan yang dialaminya (yaitu percepatan gravitasi g) sangat besar, menyebabkan apel jatuh dengan cepat.

Soal 5: Balok yang Saling Mendorong

Skenario: Dua balok, A dan B, saling bersentuhan di atas permukaan lantai yang licin. Balok A didorong dengan gaya F dari kiri.

Pertanyaan: Identifikasi pasangan gaya aksi-reaksi antara balok A dan balok B.

Pembahasan:
Ketika balok A didorong dan bersentuhan dengan balok B, terjadi interaksi antara keduanya.

• Gaya Aksi: Balok A memberikan gaya dorong ke balok B (ke kanan).
• Gaya Reaksi: Balok B memberikan gaya dorong ke balok A (ke kiri).
  Kedua gaya ini sama besar dan berlawanan arah. Gaya aksi (dorongan A ke B) bekerja pada balok B, dan gaya reaksi (dorongan B ke A) bekerja pada balok A. Kedua gaya ini adalah gaya internal dalam sistem dua balok A dan B, tetapi merupakan gaya eksternal jika kita hanya meninjau balok A atau balok B secara terpisah.

Soal 6: Orang Melompat dari Perahu

Skenario: Seorang anak ingin melompat dari perahu kecil yang mengapung di air menuju dermaga.

Pertanyaan: Jelaskan mengapa perahu bergerak menjauh dari dermaga saat anak tersebut melompat.

Pembahasan:
Ini adalah contoh klasik Hukum III Newton.

• Gaya Aksi: Anak tersebut mendorong perahu ke belakang (ke arah air) untuk mendapatkan dorongan maju dan melompat ke dermaga.
• Gaya Reaksi: Perahu mendorong anak tersebut ke depan (ke arah dermaga).
  Gaya reaksi dari perahu inilah yang membuat anak bisa melompat. Namun, karena ada gaya aksi anak yang mendorong perahu ke belakang, dan tidak ada gaya lain yang menahan perahu ke depan (karena di air), maka perahu akan bergerak ke belakang menjauh dari dermaga. Gaya aksi bekerja pada perahu, sedangkan gaya reaksi bekerja pada anak.

Tips Memahami Hukum III Newton

1. Selalu Cari Pasangan: Ingatlah bahwa gaya tidak pernah sendirian. Setiap gaya pasti memiliki pasangannya.
2. Fokus pada Dua Benda: Pastikan kamu bisa mengidentifikasi dua benda yang terlibat dalam interaksi dan gaya yang diberikan masing-masing pada yang lain.
3. Jangan Tertipu oleh Gerakan: Ingat, Hukum III Newton berbicara tentang gaya yang sama besar dan berlawanan arah, bukan tentang efek gerakan yang sama. Benda dengan massa yang jauh berbeda akan memiliki percepatan yang jauh berbeda meskipun gaya yang bekerja padanya sama.
4. Beda Objek: Ini adalah kunci! Gaya aksi bekerja pada satu objek, gaya reaksi bekerja pada objek yang berbeda.

Kesimpulan

Hukum III Newton, atau Hukum Aksi-Reaksi, adalah konsep fundamental dalam fisika yang menjelaskan bagaimana gaya selalu muncul berpasangan. Untuk setiap gaya aksi yang diberikan satu benda pada benda lain, akan selalu ada gaya reaksi yang sama besar dan berlawanan arah yang diberikan benda kedua pada benda pertama. Penting untuk diingat bahwa gaya-gaya ini bekerja pada dua benda yang berbeda dan terjadi secara simultan.

Dengan memahami Hukum III Newton, kita tidak hanya bisa menjelaskan fenomena sehari-hari seperti berjalan, berenang, atau peluncuran roket, tetapi juga mengembangkan pemahaman yang lebih dalam tentang interaksi antar benda di alam semesta. Teruslah berlatih dengan contoh-contoh soal dan amati bagaimana Hukum Newton berlaku di sekitar kalian! Fisika ada di mana-mana, dan memahaminya membuat dunia terasa lebih menarik.