Isaac Newton –Si Jenius yang Merevolusi Sains

“Dikisahkan bahwa suatu hari Isaac Newton pun duduk dan belajar di bawah pohon apel dan saat itu sebuah apel jatuh dari pohon tersebut. Dengan mengamati apel yang jatuh itu, Newton mengambil kesimpulan bahwa ada sesuatu kekuatan yang menarik apel tersebut jatuh ke bawah, dan kekuatan itulah yang kita kenal sekarang dengan nama Gravitasi”

Sir Isaac Newton, 4 Januari 1643 - 31 Maret 1727, merupakan seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi dan juga ahli kimia dari Inggris yang masyhur dengan kisah apel yang jatuh saat ia duduk di bawah pohon itu, yang kemudian melahirkan Teori Gravitasi yang membuatnya masyhur sebagai fisikawan. Ia merupakan pengikut aliran heliosentris dan ilmuwan yang sangat berpengaruh sepanjang sejarah, dan didapuk sebagai bapak ilmu fisika modern.

Salah-satu karya tulisnya adalah The Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, dimana di dalam lembar-lembar buku tersebut dideskripsikan mengenai Teori Gravitasi secara umum, berdasarkan hukum gerak yang ditemukannya, dimana benda akan tertarik ke bawah karena gaya gravitasi, sebagaimana yang telah disebutkan, yang bermula dari kisah buah apel yang jatuh sewaktu ia duduk di bawah pohon tersebut, yang kemudian direnungi dan dipikirkannya secara serius dan konsisten.

Tak hanya itu saja, bersama dengan Gottfried Leibniz, Newton pun mengembangkan Teori Calculus. Dalam hal lainnya, Newton merupakan orang pertama yang menjelaskan tentang Teori Gerak dan berperan penting dalam merumuskan gerakan melingkar dari hukum Kepler, dimana Newton memperluas hukum tersebut dengan beranggapan bahwa suatu orbit gerakan melingkar tidak harus selalu berbentuk lingkaran sempurna (seperti elipse, hiperbola, dan parabola).

Newton juga menemukan spektrum warna ketika melakukan percobaan dengan melewati sinar putih pada sebuah prisma, dan dia juga percaya bahwa sinar merupakan kumpulan dari partikel-partikel. Newton pun mengembangkan hukum tentang pendinginan yang didapatkan dari Teori Binomial, dan menemukan sebuah prinsip momentum dan angular momentum.

Masa-masa Awal

Newton dilahirkan secara prematur, dimana saat itu bayi prematur tidak diharapkan kehadirannya di dunia. Ayahnya, Isaac, meninggal tiga bulan sebelum kelahiran Newton, dan dua tahun kemudian ibunya, Hannah Ayscough Newton, menikah dengan lelaki lain dan meninggalkan Newton dengan neneknya. Newton adalah contoh filsuf dan ilmuwan yang menampakkan kecerdasan sejak kanak-kanak.

Berdasarkan pernyataan E.T. Bell (1937) dan H. Eves: “Newton memulai sekolah saat tinggal bersama neneknya di desa dan kemudian dikirimkan ke sekolah bahasa di daerah Grantham dimana dia akhirnya menjadi anak terpandai di sekolahnya. Saat bersekolah di Grantham dia tinggal di kost milik apoteker lokal yang bernama William Clarke. Sebelum meneruskan kuliah di Universitas Cambridge pada usia 19, Newton sempat menjalin kasih dengan adik angkat William Clarke, Anne Storer. Saat Newton memfokuskan dirinya pada pelajaran, kisah cintanya dengan perempuan itu menjadi semakin tidak menentu dan akhirnya Storer menikahi orang lain. Banyak yang menegatakan bahwa dia, Newton, selalu mengenang kisah cintanya walaupun selanjutnya tidak pernah disebutkan Newton memiliki seorang kekasih dan bahkan pernah menikah.

Sejak usia 12 hingga 17 tahun, Newton mengenyam pendidikan di sekolah The Kings School yang terletak di Grantham (tanda tangannya masih terdapat di perpustakaan sekolah tersebut). Keluarganya mengeluarkan Newton dari sekolah dengan alasan agar dia menjadi petani saja, bagaimanapun Newton terlihat tidak menyukai pekerjaan barunya. Tapi pada akhirnya, setelah meyakinkan keluarga dan ibunya dengan bantuan paman dan gurunya, Newton dapat menamatkan sekolah pada usia 18 tahun dengan nilai yang memuaskan”.

Bukunya yang ditulis dan dipublikasikan pada tahun 1687, yaitu Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica itu, dikatakan sebagai buku yang paling berpengaruh dalam sejarah perkembangan ilmu pengetahuan. Karyanya ini menjelaskan tentang hukum gravitasi dan tiga asas (hukum) pergerakan, yang mengubah pandangan orang terhadap hukum fisika alam selama tiga abad ke depan dan menjadi dasar dari ilmu pengetahuan modern sampai saat ini.

Pada tahun 1670 sampai 1672, Newton memberikan pelajaran tentang optik. Dan selama masa ini, dia sendiri menyelidiki Refraksi Cahaya (refraksi: perubahan arah dari suatu gelombang akibat perubahan kecepatan) dan memberikan demostrasi bahwa sebuah prisma dapat memecah cahaya putih menjadi berbagai macam spektrum warna dan sebuah lensa pada prisma yang kedua, dapat membentuk spektrum warna tersebut menjadi satu cahaya putih kembali.

Sebagai seorang yang juga pakar matematika, Isaac Newton menyadari bahwa matematika adalah cara untuk menjelaskan hukum-hukum alam seperti gravitasi, dan membuat beberapa rumus untuk menghitung 'pergerakan benda' dan 'gravitasi bumi'. Gravitasi adalah kekuatan yang membuat suatu benda selalu bergerak jatuh ke bawah. Dengan tiga prinsip dasar dari hukum pergerakan, Newton dapat menjelaskan dan membuktikan bahwa planet beredar mengelilingi matahari dalam orbit yang berbentuk oval dan tidak bulat penuh. Kemudian Newton menggunakan tiga prinsip dasar pergerakan yang sekarang di kenal sebagai Hukum Newton untuk menjelaskan bagaimana benda bergerak.  

Dan saat ini, kita biasanya akan mengenal tiga Hukum Gerak Newton.

Hukum Pertama Newton tentang gerak sering pula disebut Hukum Kelembaman, dimana kelembaman adalah sifat dasar dari sebuah benda, yaitu benda akan mempertahankan kedaannya. Hukum pertama Newton berbunyi: “sebuah benda yang diam akan tetap diam dan yang bergerak lurus beraturan akan tetap bergerak lurus beraturan selama tidak ada resultan gaya yang bekerja padanya”. Atau bisa juga kalimatnya dibalik menjadi: “Selama resultan gaya yang bekerja pada sebuah partikel sama dengan nol, maka benda diam akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan tetap akan bergerak dengan kecepatan tetap”.

Hukum newton tentang gerak sering juga dituliskan ∑F = 0 , maka partikel akan diam atau gerak lurus beraturan.

Contoh nyata untuk konsep hukum kelembaman dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika Anda sedang naik kendaraan (mobil) yang bergerak atau melaju cepat tiba-tiba direm mendadak, maka tubuh Anda akan terdorong ke depan. Atau kataknalah ketika Anda sedang naik angkutan kota dengan laju tetap, namun tiba-tiba angkutan kota digas atau kecepatannya ditambah, maka tubuh Anda akan terdorong ke belakang. Dari contoh pertama dan kedua memperlihatkan bahwa benda dalam hal ini cenderung akan mempertahankan keadaannya. Jadi yang sedang bergerak akan tetap bergerak atau yang diam akan tetap diam bila tidak ada resultan gaya yang bekerja padanya. 

Hukum Pertama Newton menyatakan keadaan keseimbangan sebuah partikel –yaitu sebagai prasyarat sebuah partikel berada dalam keadaan keseimbangan, dimana sebuah partikel dikatakan seimbang bila ∑F = 0 .

Hukum Pertama Newton tentang gerak ini dikemukakan Newton setelah mempelajari gagasan Galileo Galilei, seorang Ilmuwan Italia, yang mengatakan bahwa “sebuah partikel atau benda yang bergerak lurus beraturan tidak memerlukan gaya” atau yang biasa disingkat glb (gerak lurus beraturan). Meski dalam kehidupan nyata kondisi atau keadaan jumlah gaya sama dengan nol sulit terjadi, namun konsep ini sangat membantu untuk mempelajari konsep-konsep mekanika atau ilmu yang mempelajari tentang gerak dalam fisika klasik.  

Selanjutnya, Hukum Kedua Newton tentang gerak sebagai dasar untuk mempelajari dinamika gerak lurus –yaitu ilmu yang mempelajari gerak dengan memperhitungkan penyebabnya. Sebelum dinamika gerak lurus merupakan Kinematika, gerak lurus adalah ilmu yang mempelajari gerak tanpa memperhitungkan penyebabnya. Hukum Kedua Newton tentang gerak ini menyatakan bahwa percepatan yang diberikan oleh resultan gaya yang bekerja pada sauatu benda adalah sebanding dengan resultan gaya serta berbanding terbalik dengan massa benda. Secara matematis, Hukum Kedua Newton dinyatakan  dalam Satuan untuk gaya dengan kgm/s² atau diganti dengan nama Newton, dimana Satuan Newton “N” ini harus ditulis dengan huruf kapital karena Newton menunjukan nama orang.

Untuk contoh konsep percepatan dan gaya adalah misalkan ketika Anda naik sepeda, atau naik sepatu roda, ketika menuju jalan yang menurun, maka sepatu roda Anda akan bertambah kecepatannya. Artinya gerak Anda yang memakai sepatu roda mengalami penambahan kecepatan. Gaya yang mengakibatkan benda jatuh di permukaan bumi atau sifat benda yang akan bergerak menuju ke permukaan bumi adalah Gaya Berat. Gaya Berat adalah massa benda kali percepatan gravitasi  atau dinyatakan dengan persamaan W= m.g , yang dibaca W(weight)=F= gaya berat(kg) m=massa(kg) g=percepatan gravitasi bumi.

Singkatnya, massa adalah besaran pokok, sedangkan berat adalah besaran turunan –yaitu massa kali percepatan gravitasi. Massa  dalam Mekanika Klasik besarnya mutlak misalnya bila kamu mengukur massa di manapun di Khatulistiwa dibandingkan dengan di Kutub Utara tentunya akan tetap sama atau Anda bandingkan sebuah benda yang massanya m diukur di permukaan bumi dengan diukur di bulan massanya akan tetap. Berbeda halnya dengan berat yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi, bila Anda membandingkan mengukur berat di permukaan bumi dengan di bulan, maka akan berbeda karena perbedaan gravitasi tersebut. 

Kemudian Hukum Newton yang Ketiga tentang gerak  mengatakan bahwa: Jika benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua, maka benda kedua akan mengerjakan gaya pada benda pertama, yang besarnya sama dan arah  berlawanan. Hukum Newton Ketiga tentang gerak ini memperlihatkan bahwa gaya ini akan ada bila ada dua benda yang saling ber-interaksi. Pada Hukum Ketiga Newton ini, gaya-gaya selalu berpasangan. Jika benda P mengerjakan gaya pada benda Q, maka benda Q akan mengerjakan gaya pula pada benda P. Yang besarnya sama tapi arah berlawanan. 

Hukum Newton Ketiga tentang gerak ini dinamakan juga dengan hukum aksi-reaksi. Faksi = - Freaksi. Penjelasannya adalah bila benda P mengerjakan gaya pada benda Q dinamakan sebagai gaya aksi, sebaliknya bila benda Q mengerjakan gaya pada benda P dinamakan dengan gaya reaksi. Besar gaya aksi-reaksi selalu sama tetapi arah berlawanan. Konsep fisika dari aksi reaksi adalah sebagai berikut:

Pasangan aksi reaksi ada bila dua benda berinteraksi

Aksi reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda

Aksi reaksi sama besar tetapi berlawanan arah.

Contoh pasangan gaya aksi reaksi adalah: seorang anak memakai skate-board dan berdiri mengahadap tembok. Jika anak tersebut mendorong tembok (Faksi), maka tembok akan mendorong tangan  dengan besar gaya yang sama tetapi berlawanan (Freaksi) sehingga anak tersebut terdorong ke belakang. Saat palu besi memukul ujung paku berarti palu mengerjakan gaya pada ujung paku (Faksi) maka paku akan memberikan gaya pada palu(Freaksi). Ketika kaki atlit renang menolak dinding tembok kolam renang (Faksi) maka tembok kolam renang akan mengerjakan gaya pada kaki perenang (Freaksi), sehingga perenang terdorong ke depan.