Hukum Pertama Newton (Inersia)

Hukum pertama Newton menyatakan bahwa jika resultan gaya eksternal pada suatu benda adalah nol, kecepatannya tetap konstan. Jadi, benda akan tetap diam atau terus bergerak dalam garis lurus dengan kelajuan konstan.

Pernyataan ini berlaku dalam kerangka inersial, yaitu kerangka acuan yang tidak mengalami percepatan. Hukum ini juga disebut hukum inersia karena inersia adalah kecenderungan materi untuk menolak perubahan kecepatan.

Hukum Pertama Newton dalam Satu Baris

Dalam kerangka inersial,

$$\sum \vec{F}_{\text{ext}} = 0 \Rightarrow \vec{v} = \text{constant}$$

Kata "konstan" itu penting. Kecepatan konstan bisa bernilai nol, yang berarti diam, atau bisa berupa gerak lurus beraturan dengan nilai tetap.

Arti Inersia dalam Bahasa Sederhana

Orang kadang mengatakan bahwa benda yang bergerak "ingin terus bergerak." Itu cukup dekat, tetapi belum lengkap. Gagasan yang lebih tepat adalah bahwa benda tidak mengubah kecepatan kecuali ada resultan gaya eksternal yang bekerja.

Kecepatan mencakup arah sekaligus besar lajunya. Jadi, berbelok juga termasuk perubahan kecepatan meskipun lajunya tetap sama. Jika arahnya berubah, resultan gaya eksternal tidak nol.

Contoh Soal: Keping Hoki Meluncur di Atas Es Licin

Misalkan sebuah keping hoki sudah meluncur ke timur dengan kecepatan $3\ \mathrm{m/s}$. Setelah tongkat tidak lagi menyentuhnya, bayangkan es cukup licin sehingga gaya gesek dapat diabaikan selama beberapa detik berikutnya.

Maka resultan gaya eksternal kira-kira nol, sehingga hukum pertama Newton memprediksi bahwa keping itu terus bergerak ke timur dengan kecepatan sekitar $3\ \mathrm{m/s}$ dalam garis lurus.

Jika keping itu melambat, itu memberi tahu kita bahwa resultan gaya eksternal sebenarnya tidak nol. Di es nyata, gesekan dan hambatan udara biasanya membuat kelajuan sedikit berkurang, jadi prediksi kecepatan konstan hanya sebaik pendekatan tersebut.

Inilah kebiasaan utama yang perlu dibangun: pertama, tanyakan apakah resultan gaya eksternal nol. Jika ya, harapkan kecepatan konstan. Jika kecepatan berubah besar atau arahnya, resultan gaya eksternal tidak mungkin nol.

Kesalahan Umum tentang Hukum Pertama Newton

• Mengira gaya diperlukan agar benda tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Resultan gaya diperlukan untuk mengubah kecepatan, bukan untuk mempertahankannya.
• Menganggap "gaya nol" sama dengan "tidak bergerak." Resultan gaya nol juga bisa berarti gerak tetap.
• Lupa bahwa berbelok mengubah kecepatan. Gerak melingkar bukan contoh hukum pertama Newton karena arahnya terus berubah.
• Menyebut inersia sebagai dorongan atau tarikan. Inersia adalah sifat materi, bukan gaya tambahan.

Kapan Hukum Pertama Newton Digunakan

Hukum pertama Newton adalah titik awal untuk analisis gaya. Sebelum menghitung apa pun, Anda menanyakan apakah geraknya menunjukkan resultan gaya nol atau resultan gaya tidak nol.

Hukum ini juga menjelaskan mengapa sabuk pengaman penting. Ketika mobil berhenti mendadak, tubuh Anda cenderung mempertahankan kecepatan sebelumnya. Sabuk memberikan gaya eksternal yang mengubah gerak itu dengan aman.

Dalam fisika dasar, hukum ini juga digunakan untuk membenarkan model sederhana. Misalnya, gerak horizontal peluru sering diperlakukan sebagai gerak dengan kecepatan konstan ketika hambatan udara diabaikan, karena resultan gaya horizontal saat itu dianggap nol.

Coba Kasus Serupa

Cobalah versi Anda sendiri dengan satu situasi sehari-hari: buku yang diam di atas meja, keping yang meluncur setelah dipukul, atau penumpang yang terdorong ke depan saat mobil mengerem. Mulailah dengan satu pertanyaan: apakah resultan gaya eksternal nol? Pemeriksaan ini biasanya memberi tahu Anda apakah hukum pertama Newton berlaku langsung atau apakah Anda perlu memakai hukum kedua Newton berikutnya.