SMA SBBS (Sragen Bilingual Boarding School)
A. Hukum I Newton
 |
| Ilustrasi : Mobil Berhenti karena direm |
Hukum I Newton Berisi bahwa “Sebuah benda diam cenderung terus diam, benda bergerak terus bergerak lurus dengan laju tetap sampai ada gaya yang mempengaruhinya.”
maksud dari hukum ini adalah bahwa benda yang diam maka akan terus diam dan tidak akan bergerak sampai ada gaya (tarikan dan dorongan) yang membuatnya bergerak dan benda yang bergerak akan terus bergerak dan akan diam jika ada gaya yang mempengaruhinya untuk diam.
Contoh hukum I newton : Contohnya adalah saat mobil yang sedang berjalan kemudian direm maka mobil itu akan berhenti. Mobil itu berhenti karena ada gaya yang mempengaruhinya yaitu gaya gesek. Dan bola yang tadinya diam saat ditendang maka ia akan bergerak. Bola tersebut bergerak karena adanya gaya dorong yang diakibatkan dari tendangan tersebut maka ia akan bergerak.
Hukum I Newton ini disebut juga dengan hukum kelembaman atau inersia. Apa itu inersia atau kelembaman? Inersia terjadi saat kita berada didalam kendaraan yang bergerak dan kemudian dihentikan secara tiba-tiba. Maka kita akan terdorong kedepan. Hal ini terjadi karena kita juga memiliki percepatan yang sama dengan mobil namun saat mobil berhenti karena gaya gesek yang dihasilkan rem namun kita tidak berhenti karena tidak ada gaya yang membuat kita berhenti. Sehingga kita terdorong kedepan. Inilah yang membuat pengendara terluka pada saat kecelakaan. Oleh karena itu dibuatlah sabuk pengaman untuk mengurangi inersia agar pengendara aman dari benturan akibat inersia.
B. Hukum II Newton
 |
| Mobil kiri lebih cepat lajunya, karena bermassa lebih kecil. |
Hukum II Newton berbunyi “ Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu benda semakin besar percepatannya, tetapi semakin besar massa benda semakin besar perlambatannya.”
Pada mobil yang bergerak pada kecepatan 20 km/jam kemudian digas maka mobil tersebut akan melaju dengan lebih cepat. Hal ini terjadi karena adanya gaya dorong yang lebih besar dihasilkan oleh mesin saat digas. Ini merupakan contoh hukum newton yang kedua.
Hubungan antara gaya, massa, dan percepatan dapat dituliskan oleh rumus :
f = m x a
Dengan :
f = Gaya
m = Massa
a = Percepatan
Gaya resultan yang bekerja sesuai dengan jumlah perubahan momentum yang dihasilkan benda. Apa itu momentum ? momentum adalah hasil kali antara massa benda dengan keceptannya, jadi :
Gaya = perubahan momentum
Perubahan waktu
Atau
F = mv1 - mv0 = m (v1 - v0) = m.a
t t
dengan :
v0 = Kecepatan awal
v1 = Kecepatan akhir
p = momentum
t = waktu
C. Hukum III Newton
 |
| Bola yang dilempar ketanah akan dipantulkan kembali. |
Hukum III Newton berbunyi “ Pada saat suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua juga melepaskan gaya yang sama tapi melawan arah gaya benda pertama.”
Cobalah melemparkan sebuah bola ditembok, maka bola tersebut akan memantul dengan besar gaya yang sama. Ini merupakan aplikasi Hukum newton ketiga. Hukum III Newton ini disebut juga hukum aksi reaksi. Setiap hari kita pasti mengalami gaya aksi reaksi karena gaya selalu berpasangan dan tidak ada gaya yang tunggal.
Benda bermassa 1 kg bergerak dengan percepatan konstan 5 m/s2. Berapa besar resultan gaya yang menggerakan benda tersebut ?
Pembahasan
Diketahui :
Massa benda (m) = 1 kg
Percepatan (a) = 5 m/s2
Ditanya : resultan gaya yang menggerakan benda
Jawab :
Hukum II Newton menyatakan bahwa jika terdapat resultan gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda akan mengalami percepatan, di mana besar percepatan berbanding lurus dengan besar resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan benda sama dengan arah resultan gaya. Secara matematis :
Keterangan rumus :
Sigma F = resultan gaya alias gaya total (satuan internasionalnya adalah kg m/s2 alias Newton)
m = massa benda (satuan internasionalnya adalah kilogram, disingkat kg)
a = percepatan (satuan internasionalnya adalah meter per sekon kuadrat, disingkat m/s2)
Jadi resultan gaya yang menggerakan benda adalah :
2. Massa balok = 1 kg, F = 2 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Massa balok (m) = 1 kg
Gaya (F) = 2 Newton
Ditanya : besar dan arah percepatan balok (a)
Jawab :
Arah percepatan balok = arah gaya F
Pembahasan
Diketahui :
Massa benda (m) = 1 kg
Percepatan (a) = 5 m/s2
Ditanya : resultan gaya yang menggerakan benda
Jawab :
Hukum II Newton menyatakan bahwa jika terdapat resultan gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda akan mengalami percepatan, di mana besar percepatan berbanding lurus dengan besar resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan benda sama dengan arah resultan gaya. Secara matematis :
Keterangan rumus :Sigma F = resultan gaya alias gaya total (satuan internasionalnya adalah kg m/s2 alias Newton)
m = massa benda (satuan internasionalnya adalah kilogram, disingkat kg)
a = percepatan (satuan internasionalnya adalah meter per sekon kuadrat, disingkat m/s2)
Jadi resultan gaya yang menggerakan benda adalah :
2. Massa balok = 1 kg, F = 2 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…PembahasanDiketahui :
Massa balok (m) = 1 kg
Gaya (F) = 2 Newton
Ditanya : besar dan arah percepatan balok (a)
Jawab :
Arah percepatan balok = arah gaya F
3. Massa balok = 2 kg, F1 = 5 Newton, F2 = 3 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Massa balok (m) = 2 kg
F1 = 5 Newton
F2 = 3 Newton
Ditanya : besar dan arah percepatan balok (a)
Jawab :
4. Massa balok = 2 kg, F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Massa balok (m) = 2 kg
F2 = 1 Newton
F1 = 10 Newton
F1x = F1 cos 60o = (10)(0,5) = 5 Newton
Ditanya : besar dan arah percepatan balok (a)
Jawab :
Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1x
PembahasanDiketahui :
Massa balok (m) = 2 kg
F1 = 5 Newton
F2 = 3 Newton
Ditanya : besar dan arah percepatan balok (a)
Jawab :
4. Massa balok = 2 kg, F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…PembahasanDiketahui :Massa balok (m) = 2 kg
F2 = 1 Newton
F1 = 10 Newton
F1x = F1 cos 60o = (10)(0,5) = 5 Newton
Ditanya : besar dan arah percepatan balok (a)
Jawab :
Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1x
5. F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg. Besar dan arah percepatan balok adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Massa balok 1 (m1) = 1 kg
Massa balok 2 (m2) = 2 kg
F1 = 10 Newton
F2 = 1 Newton
Ditanya : besar dan arah percepatan balok (a)
Jawab :
Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1
1. Sebuah benda bermassa 2 kg yang sedang bergerak dengan laju tetap tiba-tiba membentur karung pasir sehingga mengalami gaya F sebagai fungsi waktu seperti terlihat pada grafik di bawah.
Perubahan laju benda selama 4 detik pertama adalah ….
a. 11,6 m/s
b. 10,6 m/s
c. 9,6 m/s
d. 8,6 m/s
e. 7,6 m/s
Jawaban : E
Pembahasan:
Sebuah balok bermassa 2 kg mula-mula diam dilepaskan dari puncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat lingkaran dengan jari-jari R, kemudian balok meluncur pada bidang datar dan berhenti di B yang berjarak 3 m dari titik awal bidang datar A. Jika bidang lengkung tersebut licin sedangkan gaya gesek antara balok dan bidang datar sebesar 8 N maka R adalah ….
a. 0,2 m
b. 0,5 m
c. 1,2 m
d. 1,5 m
e. 1,6 m
Jawaban : C
Bahasan :
1. Balok memiliki gaya tarik F1=15N ke kanan dan gaya F2 ke kiri. jika benda tetap diam berapa besar F2
Pembahasan
Karena benda tetap diam, sesuai dengan hukum l newton
F=0
F1-F2=0
F2=F1=15 N
2. Balok meluncur ke kanan dengan kecepatan tetap 4ms-1.jika F1=10 N ; F2=20 N. berapa besar F3
Pembahasan
∑F=0
F1+F3-F2=0
F3=F2-F1
F3=20-10
F3=10 N
3. Balok B massanya 2kg ditarik dgn gaya F yang besarnya 6 N. berapa percepatan yang di alami beban
Pembahasan
F=m.a(dgn F=6 N dan m=2kg)
6=2a
a=2/6
a=3 ms-2
4. Balok B mengalami dua gaya masing-masing F1=25 N dan F2=20 N. berapa percepatan balok B
Pembahasan
∑F=m.a
F1-F2 Cos 60 = m.a
25-20.0,5=2a
a=7,5 ms-2
5. Jika balok B yang massanya 2kg mengalami percepatan 5 ms-2 ke kanan,berapa besar F3
Pembahasan
∑F=m.a
F1+F2-F3=m.a
10+40-F3=2,5
E3=40 N
6. Berapakah berat benda yang memiliki massa 2kg dan g=9,8 ms-2
Pembahasan
W=m.g
W=2.9,8
W=19,6 N
7. 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 untuk sampai di lantai!
Pembahasan
Gaya berat balok diuraikan pada sumbu X (bidang miring) dan sumbu Y (garis tegak lurus bidang miring). Benda meluncur dengan gaya F = w sin 30°.
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 = 5 ms-2
8. Beban m yang mengalami 5 kg dan percepatan gravitasi 10 ms-2 terletak di atas bidang miring dengan sudut kemiringan 370 (Sin 37 = 0,6). Beban mengakhiri gaya F mendatar sebesar 20 N Tentukan berapa percepatan m!
Pembahasan
Sesuai dengan Hukum II Newton:
ΣF = Σ m.a
m.g Sin 370 – Cos 370 = m.a
5.10.0,6 – 20.0,8 = 5.a
5 a = 30 – 16
a = 2,8 ms-2
9. Apa yang dimaksud dengan gaya gesekan kinestik
Pembahasan
Gaya gesekan kinetis yaitu gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika benda sudah bergerak.
10. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek
Pembahasan
Gaya Gesekan Yaitu gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya gesekan sejajar dengan permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak relatif antara ke dua benda tersebut.
11. Apa yang dimaksud dengan gaya normal
Pembahasan
Gaya normal adalah adalah gaya yang bekerja pada benda yang bersentuhan, di mana arah gaya normal tegak lurus bidang sentuh. Lambang gaya normal adalah N dan satuan sistem internasional adalah kg ms-2 atau Newton.
12. Apa pengertian gaya tegangan tali
Pembahasan
Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja melalui tali, kabel maupun kawat.
Pembahasan
Definisi dinamika atau dalam bahasa Inggrisnya Dynamics adalah ilmu yang mempelajari tentang gerak dan gaya penyebabnya.
13. Apa yang dimksud dengan gaya gesekan
Pembahasan
Gaya gesekan adalah gaya yang bekerja antara dua permukaan benda yang saling bersentuhan
14. Dik:
d1=4 cm
d2=16 m
F1=200
Dit:
F2
Pembahasan
F2=(d2/d1)2.F1
F2=(16/4)2.200=3200 N
15. Apa uayang dimksud dengan berat ?
Pebahasan
berat adalah gaya dengan objek yang bekerja pada titik tumpu, yang disebabkan oleh percepatan gravitasi, ketika bekerja pada massa objek
16. Apa yag di mksud denga masa ?
Pembahasa
adalah suatu sifat fisika dari suatu benda yang digunakan untuk menjelaskan berbagai perilaku objek yang terpantau
17. Apa yang dimaksud dengan gaya gravitasi?
Pembahasan
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta
18. Apa yang dimaksud dengan gaya setrifital?
Pebahasan
Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat benda untuk bergerak melingkar
19. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek?
Pebahasan
Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak.
20. Apa yang dimaksud diagram benda bebas ?
Pembahasan
Diagram bebas benda adalah diagram yang digunakan untuk menunjukkan besar dan arah realtif semua gaya yang bekerja pada suatu benda pada suatu saat.
21. Apa yang dimaksud dengan inersia ?
Pembahasan
Inersia atau kelembaman adalah kecenderungan semua benda fisik untuk menolak perubahan terhadap keadaan geraknya.
22. Apa yang dimaksud dengan benda ?
Pembahasan
Benda adalah segala sesuatu yg ada dalam alam yang berwujud atau berjasad.
23. Apa yang dimaksud dengan katrol?
Pembahasan
Katrol adalah suatu roda dengan bagian berongga di sepanjang sisinya untuk tempat tali atau kabel.
24. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek statis?
Pembahasan
Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya
25. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek kinestis?
Pembahasan
Gaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan.
26. Sebutkan bunyi hukum l newton !
Pembahasan
Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, benda yang mula-mula diam akan terus diam, sedangkan benda yang mula-mula bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap.
27. Sebutkan bunyi hukum ll newton!
Pembahasan
Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekeja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda.
28. Sebutkan bunyi hukum lll newton!
pembahasan
jika A mengerjakan gaya pada B, maka B akan mengerjakan gaya pada A, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.
29. Sebutkan bunyi lain dari hukum lll newton!
Pembahasan
Untuk setiap aksi ada suatu reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.
30. Apa yang dimaksud dengan massa benda ?
Pembahasan
Massa benda adalah tetap di lokasi atau dimana saja dialam semesta ini.
31. Apa yang dimaksud dengan gaya konservatif?
Pembahasan
Gaya konservatif bukan nama sebuah gaya, seperti gaya gravitasi, gaya gesek dll. Gaya konservatif menjelaskan sifat suatu gaya.
Pembahasan
Karena benda tetap diam, sesuai dengan hukum l newton
F=0
F1-F2=0
F2=F1=15 N
2. Balok meluncur ke kanan dengan kecepatan tetap 4ms-1.jika F1=10 N ; F2=20 N. berapa besar F3
Pembahasan
∑F=0
F1+F3-F2=0
F3=F2-F1
F3=20-10
F3=10 N
3. Balok B massanya 2kg ditarik dgn gaya F yang besarnya 6 N. berapa percepatan yang di alami beban
Pembahasan
F=m.a(dgn F=6 N dan m=2kg)
6=2a
a=2/6
a=3 ms-2
4. Balok B mengalami dua gaya masing-masing F1=25 N dan F2=20 N. berapa percepatan balok B
Pembahasan
∑F=m.a
F1-F2 Cos 60 = m.a
25-20.0,5=2a
a=7,5 ms-2
5. Jika balok B yang massanya 2kg mengalami percepatan 5 ms-2 ke kanan,berapa besar F3
Pembahasan
∑F=m.a
F1+F2-F3=m.a
10+40-F3=2,5
E3=40 N
6. Berapakah berat benda yang memiliki massa 2kg dan g=9,8 ms-2
Pembahasan
W=m.g
W=2.9,8
W=19,6 N
7. 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 untuk sampai di lantai!
Pembahasan
Gaya berat balok diuraikan pada sumbu X (bidang miring) dan sumbu Y (garis tegak lurus bidang miring). Benda meluncur dengan gaya F = w sin 30°.
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 = 5 ms-2
8. Beban m yang mengalami 5 kg dan percepatan gravitasi 10 ms-2 terletak di atas bidang miring dengan sudut kemiringan 370 (Sin 37 = 0,6). Beban mengakhiri gaya F mendatar sebesar 20 N Tentukan berapa percepatan m!
Pembahasan
Sesuai dengan Hukum II Newton:
ΣF = Σ m.a
m.g Sin 370 – Cos 370 = m.a
5.10.0,6 – 20.0,8 = 5.a
5 a = 30 – 16
a = 2,8 ms-2
9. Apa yang dimaksud dengan gaya gesekan kinestik
Pembahasan
Gaya gesekan kinetis yaitu gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika benda sudah bergerak.
10. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek
Pembahasan
Gaya Gesekan Yaitu gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya gesekan sejajar dengan permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak relatif antara ke dua benda tersebut.
11. Apa yang dimaksud dengan gaya normal
Pembahasan
Gaya normal adalah adalah gaya yang bekerja pada benda yang bersentuhan, di mana arah gaya normal tegak lurus bidang sentuh. Lambang gaya normal adalah N dan satuan sistem internasional adalah kg ms-2 atau Newton.
12. Apa pengertian gaya tegangan tali
Pembahasan
Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja melalui tali, kabel maupun kawat.
Pembahasan
Definisi dinamika atau dalam bahasa Inggrisnya Dynamics adalah ilmu yang mempelajari tentang gerak dan gaya penyebabnya.
13. Apa yang dimksud dengan gaya gesekan
Pembahasan
Gaya gesekan adalah gaya yang bekerja antara dua permukaan benda yang saling bersentuhan
14. Dik:
d1=4 cm
d2=16 m
F1=200
Dit:
F2
Pembahasan
F2=(d2/d1)2.F1
F2=(16/4)2.200=3200 N
15. Apa uayang dimksud dengan berat ?
Pebahasan
berat adalah gaya dengan objek yang bekerja pada titik tumpu, yang disebabkan oleh percepatan gravitasi, ketika bekerja pada massa objek
16. Apa yag di mksud denga masa ?
Pembahasa
adalah suatu sifat fisika dari suatu benda yang digunakan untuk menjelaskan berbagai perilaku objek yang terpantau
17. Apa yang dimaksud dengan gaya gravitasi?
Pembahasan
Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta
18. Apa yang dimaksud dengan gaya setrifital?
Pebahasan
Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat benda untuk bergerak melingkar
19. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek?
Pebahasan
Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak.
20. Apa yang dimaksud diagram benda bebas ?
Pembahasan
Diagram bebas benda adalah diagram yang digunakan untuk menunjukkan besar dan arah realtif semua gaya yang bekerja pada suatu benda pada suatu saat.
21. Apa yang dimaksud dengan inersia ?
Pembahasan
Inersia atau kelembaman adalah kecenderungan semua benda fisik untuk menolak perubahan terhadap keadaan geraknya.
22. Apa yang dimaksud dengan benda ?
Pembahasan
Benda adalah segala sesuatu yg ada dalam alam yang berwujud atau berjasad.
23. Apa yang dimaksud dengan katrol?
Pembahasan
Katrol adalah suatu roda dengan bagian berongga di sepanjang sisinya untuk tempat tali atau kabel.
24. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek statis?
Pembahasan
Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya
25. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek kinestis?
Pembahasan
Gaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan.
26. Sebutkan bunyi hukum l newton !
Pembahasan
Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, benda yang mula-mula diam akan terus diam, sedangkan benda yang mula-mula bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap.
27. Sebutkan bunyi hukum ll newton!
Pembahasan
Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekeja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda.
28. Sebutkan bunyi hukum lll newton!
pembahasan
jika A mengerjakan gaya pada B, maka B akan mengerjakan gaya pada A, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.
29. Sebutkan bunyi lain dari hukum lll newton!
Pembahasan
Untuk setiap aksi ada suatu reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah.
30. Apa yang dimaksud dengan massa benda ?
Pembahasan
Massa benda adalah tetap di lokasi atau dimana saja dialam semesta ini.
31. Apa yang dimaksud dengan gaya konservatif?
Pembahasan
Gaya konservatif bukan nama sebuah gaya, seperti gaya gravitasi, gaya gesek dll. Gaya konservatif menjelaskan sifat suatu gaya.
32. Sebuah benda m = 4 kg ditarik dengan gaya 60 N (lihat gambar). Usaha yang dilakukan gaya tersebut untuk memindahkan benda sejauh 5 m adalah ……..
A . 40 Joule
B . 75 Joule
C . 150 Joule
D . 200 Joule
E . 300 Joule
penyelesaian
m = 4 kg, dan s = 5 m
Maka usaha yang dilakukan :
W = Fx . s = F cos 60° . s = 60 .1/2 . 5 = 150 Joule
CONTOH SOAL HUKUM NEWTON TENTANG GERAK
1. Balok mengalami gaya tarik F1 = 15 N ke kanan dan gaya F2 ke kiri. Jika benda tetap diam berapa besar F2?
Jawaban
Karena benda tetap diam, sesuai dengan Hukum I Newton
ΣF = 0
F1 – F2 = 0
F2 = F1
= 15 N
2. Balok meluncur ke kanan dengan kecepatan tetap 4 ms-1. Jika F1 = 10 N; F2 = 20 N, berapa besar F3?
Jawaban
Sesuai dengan Hukum I Newton, gaya yang bergerak lurus beraturan (kecepatan tetap) adalah nol.
ΣF = 0
F1 + F3 – F2 = 0
F3 = F2 – F1
F3 = 20 – 10
F3 = 10 N
3. Balok B massanya 2 kg ditarik dengan gaya F yang besarnya 6 Newton. Berapa percepatan yang dialami beban?
Jawaban
Berdasarkan Hukum II Newton
F = m.a (dengan F = 6 N dan m = 2 kg)
6 = 2a
a = 2 / 6 → a = 3 ms-2
4. Balok B dengan massa 2 kg mengalami dua gaya masing-masing F1 = 25 N dan F2 = 20 N seperti ditunjukkan pada gambar. Berapa percepatan balok B?
Jawaban
Dari Hukum II Newton
ΣF = m.a
F1 – F2 Cos 60 = m.a
25 – 20. 0,5 = 2.a
a = 7,5 ms-2
5. Jika balok B yang massanya 2 kg mengalami percepatan 5 ms-2 ke kanan, berapa besar F3?
Jawaban
Karena ΣF = m.a
F1 + F2 – F3 = m.a
10 + 40 – F3= 2,5
F3 = 40 N
6. Berapakah berat benda yang memiiki massa 2 kg dan g = 9,8 ms-2 ?
Jawaban
w = m g
w = 2. 9,8
w = 19,6 Newton.
7. 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 untuk sampai di lantai!
Jawaban
Gaya berat balok diuraikan pada sumbu X (bidang miring) dan sumbu Y (garis tegak lurus bidang miring). Benda meluncur dengan gaya F = w sin 30°.
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 = 5 ms-2
8. Beban m yang mengalami 5 kg dan percepatan gravitasi 10 ms-2 terletak di atas bidang miring dengan sudut kemiringan 370 (Sin 37 = 0,6). Beban mengakhiri gaya F mendatar sebesar 20 N Tentukan berapa percepatan m!
Jawaban
Uraikan dahulu gaya pada beban m sehingga tampak gaya-gaya mana saja yang mempengaruhi gerakan m turun.
Setelah menguraikan gaya pada beban m maka tampak gaya-gaya yang mempengaruhi gerakan m adalah gaya mg Sin 370 dan F Cos 370. Sesuai dengan Hukum II Newton:
ΣF = Σ m.a
m.g Sin 370 – Cos 370 = m.a
5.10.0,6 – 20.0,8 = 5.a
5 a = 30 – 16
a = 2,8 ms-2
9. Sebuah balok 10 kg diam di atas lantai datar. Koefisien gesekan statis μs= 0,4 dan koefisien gesekan kinetis μk= 0,3. Tentukanlah gaya gesekan yang bekerja pada balok jika gaya luar F diberikan dalam arah horizontal sebesar
a. 0 N,
b. 20 N, dan
c. 42 N.
Jawaban
Gaya-gaya yang bekerja pada benda seperti diperlihatkan pada gambar. Karena pada sumbu vertikal tidak ada gerak, berlaku
ΣFy = 0
N – w = 0
N = w = mg = (10 kg)(10 m/s) = 100 N
a. Oleh karena F = 0 maka Fgesek = 0,
b. Gaya gesekan statik fs = μs N = (0,4)(100 N) = 40 N.
Karena F = 10 N < fs maka benda masih diam (F = 20 N tidak cukup untuk menggerakkan benda).
Oleh karena itu,
ΣFx = F – Fgesek = 0
sehingga diperoleh Fgesek = F = 20 N
c. F = 42 N > fs = 40 N maka benda bergerak. Jadi, pada benda bekerja gaya gesekan kinetik sebesar
Fgesek = Fk = μk N
= (0,3)(100 N) = 30 N.
10. Suatu balok bermassa 200 gram berada di bidang miring dengan kemiringan 30° terhadap bidang datar.
Jika koefisien gesek statis dan kinetis antara balok dan bidang miring 0,25 dan 0,1, serta nilai
percepatan gravitasi 10 m/s2, maka tentukan gaya gesek yang bekerja pada balok!
Jawaban
Langkah 1 :
Gambarkan peruraian gayanya
Langkah 2 :
Tentukan gaya gesek statis maksimumnya :
fsmak = μs . N
fsmak = μs . w cos 30°
fsmak = μs . m . g . cos 30°
fsmak = 0,433 N
Langkah 3 :
Tentukan gaya penggeraknya :
Fmiring = w sin 30°
Fmiring = m . g. sin 30°
Fmiring = 0,2 . 10 . 0,5
Fmiring = 1 N
Langkah 4 :
Membandingkan gaya penggerak terhadap gaya gesek statis maksimumnya. Ternyata gaya penggeraknya lebih besar dibanding gaya gesek statis maksimumnya, sehingga benda bergerak. Gaya gesek yang digunakan adalah gaya gesek kinetis.
fk = μk . N
fk = μk . w cos 30°
fk = μk . m . g . cos 30°
fk = 0,173 N
11. Dua buah benda digantungkan dengan seutas tali pada katrol silinder yang licin tanpa gesekan seperti pada gambar. Massa m1 dan m2 masing- masing 5 kg dan 3 kg. Tentukan:
a. Percepatan beban
b. Tegangan tali
Jawaban
Benda m1 karena massanya lebih besar turun, sedangkan benda m2 naik. Gaya tegangan tali di mana-mana sama karena katrol licin tanpa gesekan.
a. Tinjau benda m1
Σ F = m1 . a
w1 – T = m1 . a
5 . 10 – T = 5 . a
T = 50 – 5a
Tinjau benda m2:
Σ F = m2 . a
T – W2 = m2 . a
T – 3.10 = 3 . a
T = 30 + 3a
Disubstitusikan harga T sama.
T = T
50 – 5a = 30 + 3a
8 a = 20
a = 2,5 m/s2
b. Untuk mencari besar T pilihlah salah satu persamaan.
T = 30 + 3a
T = 30 + 3 x 2,5
T = 30 + 7,5
T = 37,5 N
12. Pesawat Atwood seperti pada gambar, terdiri dari katrol silinder yang licin tanpa gesekan. Jika m1 = 50 kg , m2 = 200kg dan g = 10 m/det2 antara balok m1 dan bidang datar ada gaya gesek dengan μ = 0,1. massa katrol 10 kg. hitunglah:
a. percepatan sistem
b. gaya tegang tali
Jawaban
a. Tinjau m1:
Σ F = m . a
T – fk = m . a
T – μk . N = m1 . a
T – 0,1 . m1 . g = m1 . a
T – 0,1 50 . 10 = 50 . a
T = 50 + 50a
Tinjau m2 (dan substitusikan nilai T):
Σ F = m . a
w2 – T = m2 . a
m2 . g – T = m2 . a
200 . 10 – (50 + 50a) = 200 . a
2000 – 50 – 50a = 200 . a
1950 = 250 . a
a = 7,8 m/s2.
b. Hitunglah nilai T
T = 50 + 50a
T = 50 + 50 x 7,8
T = 50 + 390
T = 440 N
13. Bidang miring dengan sudut kemiringan q = 30º, koefisien gesek 0,2. Ujung bidang miring dilengkapi katrol tanpa gesekan. Ujung tali diatas bidang miring diberi beban 4 kg. Ujung tali yang tergantung vertikal diberi beban dengan massa 10 kg. Tentukanlah percepatan dan tegangan tali sistem tersebut!
Jawaban
Tinjau m1 : Σ F1 = m1 . a
T – fk – w1 sin 30 = m1 . a
T – μk . N – m1 g sin 30 = m1 . a
T – μk . m1 . g . cos 30 – m1 . g sin 30 = m1 . a
T – 0,2 . 4 . 10 . ½ 3 - 4 . 10 . ½ = 4 . a
T – 4 3 - 20 = 4a
T = 26,928 + 4a
Tinjau m2 :
Σ F = m2 . a
w2 – T = m2 . a
w2 . g – T = m2 . a
10 .10 – T = 10 .a
T = 100 – 10a
Substitusi: T = T
26,928 + 4a = 100 – 10a
14 a = 73,072
a = 5,148 m/s2.
Jadi gaya tegangan tali sebesar:
T = 100 – 10 . 5,148
= 48,52 N
14 Seseorang 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 orang tersebut saat lift bergerak ke atas dipercepat dan bergerak ke bawah dipercepat!
Jawaban
a. Lift bergerak ke atas
w = N = mg + m × a
= 30 × 10 + 30 ×3
= 300 + 90
= 390 N
Jadi, berat orang tersebut saat lift bergerak ke atas dipercepat adalah 390 N.
b. Lift bergerak ke bawah
w = N = mg – m × a
= 30 × 10 – 30 × 3
= 300 – 90
= 210 N
Tidak ada komentar:
Posting Komentar