SOAL DAN PENYELESAIAN APLIKASI HUKUM NEWTON
1:Gaya F bekerja pada benda yang massanya m, sehingga bergerak dengan percepatan a. Jika massanya menjadi setengah kali semula sedangkan gayanya tetap, tentukan percepatan benda akibat massa berubah?
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Percepatan ketika massa benda berubah dapat dihitung dengan perbandingan karena gaya tetap, massa dan percepatan berbanding terbalik. \[\begin{align*} \frac {a_2}{a_1}&=\frac {m_1}{m_2} \\ \frac {a_2}{a_1}&=\frac {m}{\frac{m}{2}}=2\\a_2&=2a_1\end{align*}\]
2:Sebuah mobil bermassa 1500 kg bergerak dengan laju 72 km/jam. Ketika mobil mulai direm untuk mendapatkan perlambatan konstan, mobil berhenti dalam selang waktu 1.25 menit. Hitung gaya pengereman yang bekerja pada mobil tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Gaya pengereman pada mobil dapat dihitung dengan Hukum II Newton \[\begin{align*} F&=ma \\F&=m\left (\frac {\Delta v}{\Delta t} \right ) \\F&=m\left (\frac {v-v_{0}}{t-t_{o}} \right ) \\F&=(1500)\left (\frac {0-20}{75-0} \right )\\F&=-400N\end{align*}\]Tanda negatif menunjukkan gaya melawan arah kecepatan.
3: Elevator bermassa 500 kg bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan tetap 2 m-2. Tentukanlah besar gaya tegangan kawat penarik elevator tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Pada gambar di atas, penerapan hukum II Newton adalah
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\begin{align*} \Sigma F&=ma \\W-T&=ma \\T&=W-ma\\T&=(500)(10)-(500)(2)\\T&=4000N\end{align*}\]
4: Benda 1 kg mula-mula diletakkan di tanah, kemudian diberi gaya 14N vertikal ke atas selama 5 detik. Hitunglah tinggi maksimum yang dicapai oleh benda tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Percepatan dan kecepatan selama gaya bekerja (t = 5 detik).\[\begin{align*} a&=\frac{\Sigma F}{m} \\a&=\frac {14-10}{1}=4ms^{-2}\\\\v&=v_{o}+at \\v&=0+(4)(5)=20ms^{-1}\end{align*}\]Ketinggian benda selama 5 detik.\[\begin{align*} h&=\frac {1}{2}at^{2}\\ h&=\frac {1}{2}(4)(5)^{2}=50m\end{align*}\]Ketinggian maksimum benda setelah gaya 14 N dihilangkan:\[\begin{align*} h_{max}&=\frac {v^{2}}{2g}\\&=\frac {20^{2}}{2(10)}=20m\end{align*}\]Ketinggian maksimum benda dari permukaan tanah:\[\begin{align*} H&=h+h_{max}\\H&=50+20=70m\end{align*}\]
5: Kotak 10 kg mula-mula diam pada bidang miring dengan kemiringan 30 derajat terhadap arah horizontal. Kotak bergerak meluncur pada bidang miring tersebut sejauh 10 m, jika bidang miring tersebut licin, tentukanlah laju akhir dari kotak tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Percepatan pada bidang miring licin.\[\begin{align*} a&=\frac{\Sigma}{m}\\a &=\frac{Wsin\theta}{m} \\ a&=\frac{mgsin\theta}{m} \\a&=gsin\theta\end{align*}\]Kecepatan benda\[\begin{align*} v^{2}&=v_{o}^{2}+2as\\ v^{2}&=0+2(g\sin\theta )s\\ v^{2}&=2(10)(\sin 30^{o})(10)\\v&=10ms^{-1}\end{align*}\]
6: Sebuah balok yang massanya 4 kg didorong dari keadaan diam dengan gaya 100N seperti pada gambar di bawah ini.Hitung percepatan balok jika koefisien gesekan statis dan kinetis peti 0.6 dan 0.4 ($\sin \theta = 3/5$).
1:Gaya F bekerja pada benda yang massanya m, sehingga bergerak dengan percepatan a. Jika massanya menjadi setengah kali semula sedangkan gayanya tetap, tentukan percepatan benda akibat massa berubah?
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Percepatan ketika massa benda berubah dapat dihitung dengan perbandingan karena gaya tetap, massa dan percepatan berbanding terbalik. \[\begin{align*} \frac {a_2}{a_1}&=\frac {m_1}{m_2} \\ \frac {a_2}{a_1}&=\frac {m}{\frac{m}{2}}=2\\a_2&=2a_1\end{align*}\]
2:Sebuah mobil bermassa 1500 kg bergerak dengan laju 72 km/jam. Ketika mobil mulai direm untuk mendapatkan perlambatan konstan, mobil berhenti dalam selang waktu 1.25 menit. Hitung gaya pengereman yang bekerja pada mobil tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Gaya pengereman pada mobil dapat dihitung dengan Hukum II Newton \[\begin{align*} F&=ma \\F&=m\left (\frac {\Delta v}{\Delta t} \right ) \\F&=m\left (\frac {v-v_{0}}{t-t_{o}} \right ) \\F&=(1500)\left (\frac {0-20}{75-0} \right )\\F&=-400N\end{align*}\]Tanda negatif menunjukkan gaya melawan arah kecepatan.
3: Elevator bermassa 500 kg bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan tetap 2 m-2. Tentukanlah besar gaya tegangan kawat penarik elevator tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Pada gambar di atas, penerapan hukum II Newton adalah
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\begin{align*} \Sigma F&=ma \\W-T&=ma \\T&=W-ma\\T&=(500)(10)-(500)(2)\\T&=4000N\end{align*}\]
4: Benda 1 kg mula-mula diletakkan di tanah, kemudian diberi gaya 14N vertikal ke atas selama 5 detik. Hitunglah tinggi maksimum yang dicapai oleh benda tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Percepatan dan kecepatan selama gaya bekerja (t = 5 detik).\[\begin{align*} a&=\frac{\Sigma F}{m} \\a&=\frac {14-10}{1}=4ms^{-2}\\\\v&=v_{o}+at \\v&=0+(4)(5)=20ms^{-1}\end{align*}\]Ketinggian benda selama 5 detik.\[\begin{align*} h&=\frac {1}{2}at^{2}\\ h&=\frac {1}{2}(4)(5)^{2}=50m\end{align*}\]Ketinggian maksimum benda setelah gaya 14 N dihilangkan:\[\begin{align*} h_{max}&=\frac {v^{2}}{2g}\\&=\frac {20^{2}}{2(10)}=20m\end{align*}\]Ketinggian maksimum benda dari permukaan tanah:\[\begin{align*} H&=h+h_{max}\\H&=50+20=70m\end{align*}\]
5: Kotak 10 kg mula-mula diam pada bidang miring dengan kemiringan 30 derajat terhadap arah horizontal. Kotak bergerak meluncur pada bidang miring tersebut sejauh 10 m, jika bidang miring tersebut licin, tentukanlah laju akhir dari kotak tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Percepatan pada bidang miring licin.\[\begin{align*} a&=\frac{\Sigma}{m}\\a &=\frac{Wsin\theta}{m} \\ a&=\frac{mgsin\theta}{m} \\a&=gsin\theta\end{align*}\]Kecepatan benda\[\begin{align*} v^{2}&=v_{o}^{2}+2as\\ v^{2}&=0+2(g\sin\theta )s\\ v^{2}&=2(10)(\sin 30^{o})(10)\\v&=10ms^{-1}\end{align*}\]
6: Sebuah balok yang massanya 4 kg didorong dari keadaan diam dengan gaya 100N seperti pada gambar di bawah ini.Hitung percepatan balok jika koefisien gesekan statis dan kinetis peti 0.6 dan 0.4 ($\sin \theta = 3/5$).
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Diagram gaya bebas yang bekerja pada benda dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah ini.
Karena yang ditanyakan percepatan benda, ini menunjukkan bahwa gaya gesek yang bekerja adalah kinetik. Oleh karen itu kita hitung gaya Normal pada benda. \[\begin{align*} \Sigma F_y&=0 \\N&=W+F\sin \theta \\N&=mg+F\sin \theta \\N&=4(10)+100(0,6) \\N&=100N\\\\ f&=\mu .N\\f&=0,4.100=40N\\ \\a&=\frac{\Sigma F}{m} \\a&=\frac{F\cos \theta -f}{m} \\a&=\frac{100(0,8) -40}{4} \\a&=10ms^{-2}\end{align*}\]
7: Perhatikanlah gambar di bawah ini.
Empat benda dihubungkan dengan tali dan salah satu benda ditarik dengan gaya 50N. Jika massa benda 1 (1kg), benda 2 (2 kg), benda 3 (3 kg), dan benda 4 (4 kg) serta koefisien gesek kinetik semua benda dengan lantai 0.1. Tentukanlah tegangan tali antara benda 2 dan benda 3!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Misalkan gaya tegangan tali tali antara benda 2 dan benda 3 adalah T, maka: \[\begin{align*} \frac{F}{T}&=\frac{m_1+m_2+m_3+m_4}{m_1+m_2} \\\frac{50}{T}&=\frac{1+2+3+4}{1+2}=\frac{10}{3} \\T&=\frac{150}{10}=15N\end{align*}\]
8: Perhatikanlah gambar di bawah ini.
Benda 1 bermassa 2 kg dan benda 2 bermassa 8 kg berada dilantai kasar dengan koefisien gesekan kinatik 0.1. Tentukanlah gaya kontak antara kedua benda tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Misalkan gaya kontak antara kedua benda adalah N, maka \[\begin{align*} \frac{F}{N}&=\frac{m_1+m_2}{m_2} \\\frac{40}{N}&=\frac{2+8}{8}=\frac{10}{8} \\N&=\frac{320}{10}=32N\end{align*}\]Soal dan Penyelesaian yang anda cari mungkin ada di sini:
