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
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
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.
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= ma × a= 5 × 6,67 = 33,3 N
Benda
kedua: T = mb. g – mb
. 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 MA=
4 kg dan Mb= 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: mA=
4 kg ; mB= 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
WA=
gaya berat benda A
WA=
mA . g = 40 N
WB=
gaya berat benda B
WB= mB.
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 = mA.
a
T-WA=
mA. a
T = WA+
mA. a …………………(1)
Untuk benda
B:
ΣF = mB . a
T - WB
= mB . (-a)
T = WB+
mB . a …………………(2)
(1)(2) :
WA+
mA. a = WB+ mB . a
mA.
a + mB . a = WB-WA
b. S = V0t +
1⁄2 at2→V0= 0
S = 0 + 1⁄2
. 2 . 4 = 4 m
c. T = WA+
mA. a
T = 40 + 4 . 2 = 48 N
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
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.
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.
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 (vk). Kelajuan
ini diperoleh untuk N = 0. Oleh karena
itu persamaannya menjadi seperti berikut.
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
|| HOME || HUKUM NEWTON || HUKUM I NEWTON || HUKUM II NEWTON || HUKUM III NEWTON || JENIS-JENIS GAYA || PENERAPAN HUKUM NEWTON ||
|