www.excellenceprivate.co.nr
www.bimbelSMES.com
HUKUM NEWTON & GESEKAN Soal & Pembahasan 1. Sebuah balok massanya 0,5 kg ditempatkan pada bidang datar. Koefisien gesek antara balok dan permukaan itu 0,3. Hitunglah percepatan yang dialami dialami balok jika didorong dengan gaya 25 N yang 0 membentuk sudut 37 terhadap sumbu x negatif? 370
F sin 37 0
Jawab :
N
F cos 37 0
fges
370
= µ k N
w = mg Σ F y =
0
N = F sin 37 0 Σ F x =
=
mg = (25 × 0,6) + (0,5 × 10) = 20 N
m.a
F cos 37 0 a
+
− µ k N =
F cos 37 0
m.a
− µ k N
=
25.0,8 − 0,3.20
m
0,5
=
20 − 6 0,5
=
28m / s 2
2. Sebuah benda jatuh bebas dari gedung yang tingginya 5 meter dari permukaan tanah. Di tanah dibuat lubang dengan kedalaman tertentu dan diisi dengan pasir sampai rata dengan permukaan tanah. Jika benda tersebut mendarat dan masuk ke dalam pasir sedalam 0,5 meter dari permukaan tanah. Berapakah gaya yang diberikan oleh tanah tersebut?(massa benda = 50kg) Jawab : 5m gerakI 2
=
v0
2
=
0 + 2 × 10 × 5
vt vt vt
2
+
2 g ∆h
= −10 m / s (kebawah)
gerakII 2
vt
=
v0
2
+
2a∆h
0 = 100 + (2 × 0,5) a a
= −100m / s
2
0m 0,5 m
F = m.a = 100 × 25 = 2500 N
1
www.excellenceprivate.co.nr
www.bimbelSMES.com
3. Balok A dan B dihubungkan dengan tali melalui katrol. Koefisien gesek kinetik antara balok A dan permukaan lantai adalah µk =0,2. Massa katrol dan tali dapat diabaikan. Diketahui massa A 50 kg dan perpindahan yang dialami balok A sejauh 20 meter setelah sistem dilepas selama 4 det ik. Berapakah massa balok B ? A
B Jawab : S = v 0 t + 20 = 0 + a
=
1
T at 2
A
2 1 2 4 a 2
f ges
2,5m / s 2
Σ F =
B
m.a
m B g − f ges
=
( m A
+
− (0, 2 × 10 × 50) =
10m B
−
2,5m B
w
m B )a
10m B
m B
T
(50 + m B )2,5
= 125 + 100
225
= 30kg 7,5 4. Hitung gaya minimal yang diperlukan untuk menggeser balok B dalam sistem berikut ini, jika diketahui massa balok A 15 kg dan massa balok B 55 kg. Koefisien gesekan antara balok dan lantai 0,4 sedangkan koefisien gesek antara kedua balok 0,3 =
A F
B
NA Jawab : Gaya minimum (benda tepat akan bergerak) Σ F = 0 F − f gesB
− f gesAB =
0
F = f gesB
+ f gesAB =
0,4( N A + N B ) + 0,3 N A
F = 0,4(150 + 550) + (0,3 × 150) = 280 + 45 F = 325
A f gesAB
NB
F B
f gesB
2
www.excellenceprivate.co.nr
www.bimbelSMES.com
5. Sebuah benda dengan massa 14 kg digantung dengan dua utas tali seperti pada gambar. Bila benda dalam keadaan setimbang. Hitunglah T, T 1 dan T2! 0 0 37
Jawab :
53
T2 T2sin370
Σ F y =
T1sin530
0
T1
T
T = W = mg = 14 × 10 = 140 N 0
37
0
53
T2 T2cos37
T1 T1cos53 0
0
T
T = T sin 530 + T sin 370 1 2 140 = 0,8T + 0,6T 1 2 Σ F x = 0 T sin 530 = T sin 370 1 2 0,6T 2 = 3 T T = 1 0,8 4 2
W
140 = 0,8 × T 2
=
140 1,4
3 T = T 1 4 2
⇒
0,8T = 0,6T 1 2
3
T + 0,6T 2 4 2
= 100 N
=
3 4
× 100 =
75 N
Soal Tambahan 1. Seorang akan menurunkan peti dari truk dgn papan licin. Massa peti 100 kg dan panjang papan 2m, tinggi dasar bak truk ke tanah 1m. Jika g = 10 m/s 2, maka percepatan turunnya peti... (5 m/s2) 2. Jika g = 10 m/s 2,m = 10 kg, maka T 2 adalah.... 600
T1
300
T2
(50 N) 3. Sebuah benda massa 2 kg terletak diatas bidang datar kasar(µ = 0,2). Benda ditarik dgn gaya 20 N selama 4 detik lalu dilepaskan. g = 10 m/s 2, maka jarak total yg ditempuh benda... (320 m) 4. Sebuah benda diam diatas lantai kasar, pada t = 0 disepak sehingga kecepatannya berubah seperti pada grafik:
3
www.excellenceprivate.co.nr
www.bimbelSMES.com Bimbel Pertama dan Satu-satunya yang Memberikan Cashback Tak Terbatas 4
V (m/s)
T(s) 2
Jika massa benda 3 kg, maka besarnya gaya gesek adalah.... (6N) 5. Pada gambar berikut, lantai licin, sedangkan sedangkan koefisien gesek statik dan kinetik antara balok A dan B berturut-turut adalah 0,4 dan 0,2 A
B
F
Jika m A = 1 kg, m B = 3 kg, dan g = 10 m/s 2. agar balok A tak tergelincir, gaya tarik F maksimal adalah... (4N) 6. Pada sistem, benda m1, m2, m3, m4 dihubungkan oleh tali. Gaya F menarik sistem ini sejajar bidang mendatar. Lantai licin. Hitung percepatan sistem! T1 m1
T2 m2
T3 m3
m4
F
(a = F/(m1+m2+m3+m4)) 7. Benda bermassa 2 kg terletak pada bidang miring licin dengan sudut kemiringan 30o. Benda dipengaruhi gaya 40N yang arahnya sejajar bidang miring keatas selama 4 detik. Jika g = 10 m/s 2, hitung jarak yang ditempuh benda sampai gerakannya berbalik arah! (480 m) 8. Sebuah katrol dengan massa diabaikan digantungkan benda A bermassa 2 kg & benda B bermassa 6 kg. Hitung percepatan benda & tegangan talinya!(g = 10 m/s 2) (5 m/s2, 30 N) 9. Pada sistem berikut, massa benda 1 & benda 2 masing – masing adalah 6 kg & 2 kg. Lantai licin. Hitung percepatan & tegangan talinya!(g = 10 m/s2)
M1
M2 30o
(6,25 m/s2 ; 22,5 N) 10. Seorang bermassa 50 kg berada di lift. Ia berdiri diatas timbangan. Berapa skala yang terbaca di lift ketika lift naik dengan percepatan 2 m/s2. g=10 m/s 2! (60 kg) 11. Perhatikan sistem berikut. Berapa gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda bermassa 60 kg dengan kecepatan tetap!
4
www.excellenceprivate.co.nr
www.bimbelSMES.com
F
(150 N) 12. Benda A, B, C disusun seperti pada gambar, masing – masing bermassa 2 kg, 3 kg, 6 kg. Abaikan massa katrol dan tali. Koefisien gesek antara benda A dan benda B terhadap lantai adalah 0,25 dan 0,2. Hitung percepatan tiap benda dan tegangan talinya! A
B
C
(a A = 17/3 m/s 2 ; aB = 31/9 m/s 2 ; aC = 41/9 m/s 2 ; T = 49/3 N)
SOAL TANTANGAN 1. Benda(m = 20kg) bergerak bergerak sepanjang sisi dalam sebuah lingkaran vertikal dgn jari – jari 1m. Di titik A benda diberi kecepatan awal 5 m/s ( g= 10 m/s 2 ). Di titik B, benda meninggalkan lingkaran, maka hitunglah α ! B α
600 A V=5m/s
(60o) 2. Masa 0,1 kg diikatkan pada tongkat vertikal melalui 2 buah tali yg tidak bermassa. Sistem berputar sejajar tongkat dengan ω = 10 rad/s dan R = √ 3 m. Jika g = 10 m/s 2, hitung tegangan tali bagian atas dan bawah!
R m o
60
(11N;9N)
5
www.bimbelSMES.com
www.excellenceprivate.co.nr
3. Pada katrol dilewatkan 2 massa, masing – masing 5 kg dan 3 kg. Setelah 4 detik tali putus. Hitung berapa detik waktu yg diperlukan diperlukan oleh beban yg yg ringan utk melewati melewati kedudukan mula – mula ! ( g = 10 m/s2 )
A
B
(1+√ 5 s)
6
