Penerapan Hukum Newton

Gerak Benda pada Bidang Datar

1. Sebuah balok es yang memiliki massa 25 kg didorong Rafli,dengan sudut 30°. Jika balok es bergerak dengan percepatan konstan 1/4√3 m/s², maka tentukan besar gaya dorongan Rafli!

Jawab

F cos θ = m a

F cos 30° = 25. (¼)√3

F. (½) √3 = 25. (¼)√3

F = 12,5 N

TUGAS 4.1

Pongki menarik sebuah balok yang bermassa 10 kg dengan gaya sebesar 100 N dengan arah membentuk sudut 37° terhadap lantai. Koefisien gesek statis dan kinetik benda terhadap lantai adalah 0,5 dan 0,4. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 ms^-2 , maka tentukan

a. bergerak atau tidak benda tersebut,

b. jika benda sudah bergerak tentukan percepatannya!

Gerak Dua Benda yang Bersentuhan

1. Dua benda yang bersentuhan mula-mula diam di atas lantai licin (perhatikan gambar di samping). Jika pada benda pertama dikerjakan gaya sebesar 200 N, maka tentukan percepatan masing-masing benda dan gaya kontak antarbenda!

Diketahui : a. ma= 70 kg

b. mb= 30 kg

c. F = 200 N

Ditanyakan: a. a= …?

b. Nabatau Nba= …?

Jawab :

a. Percepatan benda

 a= F / (ma + mb) = 200 /(70 + 30) = 2

Jadi, percepatan masing-masing benda adalah 2 m s^-2

b. Besarnya gaya kontak antarbenda

Anda bisa menggunakan salah satu persamaan. Misalnya Anda gunakan persamaan berikut.

Jadi, besarnya gaya kontak antarbenda adalah 60 N

TUGAS 4.2

Perhatikan gambar berikut. Jika m1= 6 kg, m2= 4 kg, m3 = 2 kg, dan F= 60 N, tentukanlah gaya kontak pada benda kedua.

Gerak Benda pada Bidang Miring

Sebuah balok yang massanya 6 kg meluncur ke bawah pada sebuah papan licin yang dimiringkan 30° dari lantai. Jika jarak lantai dengan balok 10 m dan besarnya gaya gravitasi ditempat itu 10 ms-2, maka tentukan percepatan dan waktu yang diperlukan balok untuksampai di lantai!

Diketahui : a. m = 6 kg

b. s = 10 m

c. D = 30°

d. g = 10 ms^-2

Ditanyakan: a. a = …?

b. t = …?

a. Menurut hukum II Newton F= m× a

w sin 30° = m× a

m × g sin 30° = m× a

6 × 10 × 0,5 = 6 a

a= 30/ 6= 5 ms-2

Jadi, balok tersebut meluncur ke bawah dengan percepatan 5 ms-2.

b. Ingat persamaan pada GLBB

st= v0t+ ½ at², karena v₀= 0 maka

st= ½ at²

10 = ½ 5 t²

t²= 10/2, 5= 4

t=2 s

Jadi, waktu yang diperlukan balok untuk sampai ke lantaiadalah 2 s.

TUGAS 4.3

Sebuah benda bergerak menuruni bidang yang kemiringannya 30° terhadap bidang horizontal. Jika besar koefisien gesekan kinetik 0,10, tentukanlah:

a. percepatannya, dan

b. laju yang dicapainya setelah 4,0 sekon.

Gerak Benda yang Dihubungkan dengan Katrol

1.      Perhatikan gambar di samping! Dua buah benda masing-masing memiliki massa 5 kg dan 10 kg  dihubungkan dengan katrol. Gesekan antara benda  pertama dengan meja lantai diabaikan. Jika gaya gravitasi di tempat itu sebesar 10 ms-2, maka tentukan percepatan yang dialami kedua benda dan tegang-an talinya!

Diketahui : a. ma= 5 kg

b. mb= 10 kg

c. g = 10 ms^-2

Ditanyakan : a. a= …?

b. T= …?

Jawab :

a. Percepatan kedua benda (a)

  Karena mb>ma, maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

Jika Anda substitusikan persamaaan (1) dan (2), maka akan diperoleh persamaan:

 

Jadi, percepatan yang dialami kedua benda tersebut adalah 6,67 ms^-2.

b. Tegangan tali (T)

Karena tegangan tali di mana-mana sama, maka boleh ditinjau salah satu benda saja.

Benda pertama: T= m_a × a= 5 × 6,67 = 33,3 N

Benda kedua:  T = m_b. g – m_b . g = (10 × 10) – (10 × 6,67) = 100 – 66,7 = 33,3 N

Jadi, tegangan tali pada sistem tersebut sebesar 33,3 N.

2.      Benda A dan benda B dengan massa M_A= 4 kg dan M_b= 6kg dihubungkan dengan tali dilewatkan katrol licin. Sistem mula-mula diam. Jika g = 10 m/s² Kemudian sistem dilepaskan, hitunglah:

a. percepatan benda A dan B

b. jarak yang ditempuh benda A dan benda B selama 2 sekon

c. besar gaya tegang tali

Penyelesaian:

Diketahui: m_A= 4 kg ; m_B= 6 kg

g = 10 m/s2

Ditanya: a. a = ...?

b. s untuk t = 2 sekon

c. T = ...?

Jawab:

Dari gambar di samping

T = gaya tegang tali

W_A= gaya berat benda A

W_A= m_A . g = 40 N

W_B= gaya berat benda B

WB= m_B. g = 60 N

Setelah sistem dilepaskan maka benda B bergerak ke bawah dan benda A bergerak ke atas dengan percepatan sama besar

a. Untuk benda A:

ΣF = m_A. a

T-W_A= m_A. a

T = W_A+ m_A. a …………………(1)

Untuk benda B: 

ΣF = mB . a

T - W_B = m_B . (-a)

T = W_B+ m_B . a …………………(2)

(1)(2) :

W_A+ m_A. a = W_B+ m_B . a

m_A. a + m_B . a = W_B-W_A

b. S = V0t + 1⁄2 at2→V₀= 0

S = 0 + 1⁄2 . 2 . 4 = 4 m

c. T = W_A+ m_A. a

  T = 40 + 4 . 2 = 48 N

TUGAS 4.4

1. Dua buah benda terhubung oleh tali tak bermassa melalui sebuah katrol. Massa kedua benda

berturut-turut 5 kg dan 2,5 kg. Koefisien gesekan kinetik antara benda I dan lantai 0,2. Abaikan gesekan tali dan katrol. Tentukan percepatan tiap benda dan gaya tegangan tali yang menghubung-kan kedua balok.

Kunci

a . percepatannya = 2 m/s²

b. tegangan Tali =  20 N

2.      Balok A =8 kg dan balok B = 2 kg disambungkan dengan tali  yang melalui katrol seperti  gam-bar. Jika gaya gesek dan massa  katrol diabaikan maka tentukan  percepatan dan tegangan tali saat dilepaskan!

3. Pada gambar sistem katrol berikut, berat benda A dan E masing-masing 100 N dan 10 N. Apabila tali AC horizontal dan tali AB sejajar bidang, serta bidang miring dan katrol licin maka system setimbang untuk berat D sebesar

Gaya Tekan Kaki pada Lantai Lift

Oneng yang bermassa 30 kg berdiri di dalam sebuah lift yang bergerak dengan percepatan 3 m/s2. Jika gravitasi bumi 10 ms^-2, maka tentukan berat Oneng saat lift bergerak ke atas dipercepat dan bergerak ke bawah dipercepat!

Diketahui : a. m= 30 kg

                     b. g= 10 ms^-2

Ditanyakan: a. w= …? (lift bergerak ke atas)

b. w= …? (lift bergerak ke bawah)

Jawab :

a. Lift bergerak ke atas

N - mg =  m × a

N = mg + m × a

     = 30 × 10 + 30 ×3

      = 300 + 90

     = 390 N

Jadi, berat Oneng saat lift bergerak ke atas dipercepat adalah 390 N.

b. Lift bergerak ke bawah

N - mg =  m × (-a)

N = mg – m × a

    = 30 × 10 – 30 × 3

   = 300 – 90

   = 210 N

Jadi, berat Oneng saat lift bergerak ke bawah dipercepat adalah 210 N.

TUGAS 4.5

Seseorang mengukur beratnya di lantai memperoleh  nilai 700 N. Kemudian dia mengukur beratnya di dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 4 m/s2. Percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Berapakah berat orang itu yang terukur?

Gerak Menikung di Jalan

Seorang pembalap akan melewati tikungan jalan yang berjari-jari 80 m dengan sudut kemiringan 37°. Jika gaya gravitasi 10 ms^-2, maka tentukan kecepatan maksimum pembalab agar tidak tergelincir dari lintasan?

Diketahui :

a. r = 80 m

b. T= 37°

Ditanyakan : v= …?

Jawab :

Untuk komponen pada sumbu X(horizontal)

Untuk Komponen sumbu Y(vertikal)

Jika persamaan-persamaan di atas Anda subtitusikan, maka akan Anda dapatkan persamaan sebagai berikut.

TUGAS 4.6

Sebuah mobil melintasi tikungan datar berjari-jari 50 m dengan kelajuan 54 km/jam. Apakah mobil akan belok atau tergelincir jika

a. jalannya kering dengan koefisien gesekan statis  s μ= 0,6?

b. jalannya sedikit licin dengan koefisien gesekan statis  s μ= 0,2?

Gerak Melingkar Vertikal

sebuah batu yang Anda ikat dengan seutas tali Anda putar secara vertikal. Anda pasti merasakan perbedaan tegangan tali saat benda di titik tertinggi, terendah, mendatar, dan sembarang titik yang membentuk sudut T. Pada gerak melingkar vertikal dapat dipilih acuan sebagai berikut: Pertama, semua gaya yang menuju ke pusat lingkaran Anda beri nilai positif. Kedua, Gaya-gaya yang menjauhi  pusat lingkaran Anda beri nilai negative.

     

Pada semua keadaan berlaku persamaan:

Sitompul mengikat bolpointnya yang bermassa 0,1 kg dengan seutas tali dan diputar vertikal dengan kecepatan tetap 4 ms-2. Jika panjang tali 1 m dan gaya gravitasi bumi 10 ms-2 , maka tentukan tegangan

tali saat bolpoint berada di posisi terendah dan posisi tertinggi!

Diketahui : a. m = 0,1 kg

b. g= 10 ms^-2

c. v = 4 ms

d. r= 1 m

Ditanyakan:

a. T= …? (di titik terendah)

b.T= …? (di titik tertinggi)

Faisal memutar secara vertikal sebuah ember yang berisi air dengan jari-jari 0,8 m. Jika gaya gravitasi sebesar 9,8 ms^-2, maka tentukan ke-lajuan minimum ember agar air di dalamnya tidak tumpah!

Diketahui : a. r= 0,8 m

b. g= 9,8 ms^-2

Ditanyakan : vk= …?

Jawab :

Kelajuan minimum tertentu kereta juga disebut kelajuan kritis (v_k). Kelajuan ini diperoleh untuk N  = 0. Oleh karena itu persamaannya menjadi seperti berikut.

TUGAS 4.7

1.       Sebuah bola 2 kg diikatkan di ujung seutas tali dan kemudian diputar dalam bidang horizontal dengan kelajuan tetap 5 m/s seperti diperlihatkan pada gambar berikut. Jari-jari lingkaran 1 m. Tentukan besar gaya tegangan tali.

2.       Mobil bermassa 1.000 kg melintasi sebuah jembatan yang melengkung. Jari-jari kelengkungan jembatan 20 m dengan pusat berada di bawah jembatan. Tentukan besar gaya yang di-berikan mobil pada jembatan saat ia berada di puncak jembatan jika kelajuannya 36 km/jam

LINK FISIKA

|| HOME || HUKUM NEWTON || HUKUM I NEWTON || HUKUM II NEWTON || HUKUM III NEWTON || JENIS-JENIS GAYA || PENERAPAN HUKUM NEWTON ||