Hukum II Newton (F = ma) — Fisika Kelas 11–12

Setelah ini kamu bisa menerapkan rumus F = ma untuk menghitung percepatan benda dari resultan gaya dan massanya, serta menjelaskan ketergantungan a pada F dan m.

Dorong kereta belanja kosong, ia mudah bergerak. Isi penuh dengan belanjaan, dorongan yang sama hampir tidak menggerakkannya. Apa yang berubah? Massanya. Sementara itu, makin kuat kamu mendorong, makin cepat kereta melesat. Hubungan antara gaya, massa, dan percepatan ini begitu rapi sehingga satu rumus pendek merangkumnya semua. Coba lihat sendiri di bawah.

Geser gaya terapan F pada balok, lalu amati percepatan yang muncul — makin besar F, makin besar a.

Rumus inti: F = m a

Hukum II Newton menyatakan bahwa resultan gaya pada sebuah benda sama dengan massa dikalikan percepatan. Inilah jembatan antara gaya (sebab) dan percepatan (akibat).

$\Sigma F = m \, a$

Arti tiap simbol: $\Sigma F$ = resultan gaya (newton, N), $m$ = massa (kg), $a$ = percepatan (m/s²). Satu newton = 1 kg·m/s².

Yang penting: yang masuk rumus adalah resultan (jumlah vektor semua gaya), bukan satu gaya saja. Kalau dua gaya sama besar berlawanan arah, resultannya nol dan percepatannya nol — walau masing-masing gaya besar. Inilah kunci yang membedakan Hukum II dari Hukum I: di sini kita bicara resultan tak nol sehingga benda berubah kecepatan.

Bayangkan resultan gaya sebagai “tagihan” yang harus dibayar massa dengan percepatan. Tagihan kecil → mudah dibayar (a kecil). Tagihan besar → a besar. Tapi tagihan yang sama jadi berat kalau massanya besar — itu sebabnya truk susah dipercepat walau mesinnya kuat.

Percepatan sebanding gaya (massa tetap)

Bila massanya tetap, percepatan sebanding dengan resultan gaya. Gaya dua kali lipat → percepatan dua kali lipat. Hubungan ini linear: grafik $a$ terhadap $F$ berupa garis lurus melalui pusat.

Geser gaya pada balok tetap di bawah, dan lihat bagaimana percepatan naik berbanding lurus dengan gaya yang kamu berikan.

Percepatan berbanding terbalik massa (gaya tetap)

Sekarang balik: bila gayanya tetap, percepatan berbanding terbalik dengan massa. Massa dua kali → percepatan setengah. Itu sebabnya beban berat susah dipercepat. Grafik $a$ terhadap $m$ berbentuk kurva kebalikan, bukan garis lurus.

Ganti-ganti massa balok dengan gaya yang sama, dan rasakan bagaimana percepatan mengecil saat massa membesar.

Membaca hubungan lewat grafik gerak

Bagaimana percepatan tampak pada grafik gerak? Bila kamu meneruskan gaya tetap pada balok, balok bergerak GLBB — kecepatannya naik linear terhadap waktu. Kemiringan grafik $v$ – $t$ itulah percepatan. Makin besar gaya, makin curam kemiringannya.

Variabel	Hubungan dengan $a$	Bentuk grafik
Gaya $F$ (massa tetap)	sebanding	garis lurus naik
Massa $m$ (gaya tetap)	berbanding terbalik	kurva melengkung turun

Pada alat di bawah, dua preset mengganti percepatan (alias gaya) yang memengaruhi balok. Geser penunjuk waktu dan amati kemiringan grafik $v$ – $t$ — itulah $a$ yang sedang bekerja.

Resultan adalah jumlah semua gaya

Satu hal yang sering terlewat: $\Sigma F$ adalah jumlah vektor semua gaya pada benda — berat, normal, gesek, dorongan, tarikan tali, semua dijumlahkan per komponen. Kalau benda di lantai datar ditarik mendatar dengan gaya $F$ dan ada gesek kinetis $f_k$ melawannya, maka $\Sigma F = F - f_k$ , dan percepatannya $a = (F - f_k)/m$ . Resultan bisa nol (Hukum I), bisa tak nol (Hukum II).

Soal Hukum II Newton adalah tulang punggung elemen dinamika TKA Fisika (kerangka TKA 045/H/AN/2025). Jebakan paling sering: memasukkan hanya satu gaya ke rumus, padahal yang dipakai adalah resultan. Selalu jumlahkan dulu semua gaya pada arah gerak, baru bagi massa.

Coba dulu di kertas, baru buka.

Soal. Sebuah balok bermassa 5 kg didorong mendatar dengan gaya 20 N di lantai licin. Berapa percepatannya? Lalu, jika lantai punya gesekan kinetis 5 N yang melawan gerak, berapa percepatan barunya?

Di lantai licin tak ada gesek, jadi resultan gaya mendatar $\Sigma F = 20$ N. Vertikal: berat dan normal saling meniadakan.

$a = \Sigma F / m = 20 / 5 = 4$ m/s². Arahnya searah dorongan.

Saat ada gesek kinetis 5 N yang melawan, resultan mendatar menjadi $\Sigma F = 20 - 5 = 15$ N.

$a = 15 / 5 = 3$ m/s². Gesek memangkas percepatan dari 4 m/s² menjadi 3 m/s² — tetap searah dorongan karena dorongan lebih besar dari gesek.

Coba latih rumus ini dengan angka acak — kerjakan di kertas dulu, baru ketik jawabanmu.

Jebakan: memasukkan hanya satu gaya (mis. dorongan) ke rumus, lupa menjumlahkan gaya lain. Yang benar: $\Sigma F$ = resultan semua gaya; jumlahkan dulu per komponen, baru bagi massa.

Jebakan: mengira percepatan berbanding lurus dengan massa. Yang benar: percepatan berbanding terbalik dengan massa pada gaya tetap — makin berat makin susah dipercepat.

Jebakan: menyamakan resultan gaya dengan berat benda. Yang benar: berat $w = mg$ hanyalah satu gaya; resultan bisa lebih kecil, lebih besar, atau nol tergantung gaya-gaya lain.

Hukum II Newton: $\Sigma F = m\,a$ ; resultan gaya menyebabkan percepatan.
Satu newton = 1 kg·m/s².
Massa tetap: percepatan sebanding gaya (linear).
Gaya tetap: percepatan berbanding terbalik massa (kurva kebalikan).
$\Sigma F$ adalah jumlah vektor semua gaya, bukan satu gaya.