Pembahasan soal hukum Newton Nomor 1 Sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar.
Berdasar gambar diatas, diketahui: 1) percepatan benda nol 2) benda bergerak lurus beraturan 3) benda dalam keadaan diam 4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya Pernyataan yang benar adalah.... a. (1) dan (2) saja b. (1) dan (3) saja c. (1) dan (4) d. (1), (2) dan (3) saja e. (1), (2), (3) dan (4) Pembahasan: Hitung terlebih dahulu resultan gaya. F1 + F2 + ( – F F3) = F1 + F2 – F F3 = 12 N + 24 – 36 36 N = 0 N
Ingat! Resultan gaya menunjukkan jumlah semua gaya. Gaya positif jika arahnya ke kanan dan dan negatif jika arahnya ke kiri. F = 0 (berlaku hukum I Newton) berarti: 1. Percepatan benda nol 2. Benda tidak bergerak karena awalnya diam. Jawaban: a Nomor 2 Sebuah mobil truk yang massanya 10.000 kg bergerak dengan kecepat an 20 m/s. Mobil direm dan dalam waktu 20 sekon mobil tersebut berhenti. Gaya rem yang bekerja pada mobil tersebut hingga berhenti adalah... a. 10.000 N b. 20.000 N c. 30.000 N d. 40.000 N e. 50.000 N Pembahasan: Diketahui: m = 10.000 kg v0 = 20 m/s t = 20 s v = 0 (berhenti)
Ditanya: = ...
Jawab: Terlebih dahulu hitung percepatan (a) dengan menggunakan persamaan glbb (rumus 1) v = v0 + a . t
Menghitung menggunakan hukum II Newton. F = 10.000 kg . – 1 m/s2 = – 10.000 N Tanda negatif menunjukkan arah gaya rem berlawanan dengan arah gerak mobil Jawaban: a Nomor 3 Perhatikan gambar dibawah ini!
Jika massa balok 4 kg dan antara balok dengan lantai tidak ada gesekan, maka balok tersebut dalam keadaan.. a. Diam (tidak bergerak). b. Bergerak lurus berubah beraturan ke kanan. c. Bergerak lurus berubah beraturan ke kiri. d. Bergerak lurus beraturan ke kanan. e. Bergerak lurus beraturan ke kiri. Pembahasan F = 20 N - 32 N = - 12 N Benda bergerak lurus berubah beraturan ke kiri Jawaban: c Nomor 4
Sebuah benda bermassa 1 kg mula-mula bergerak mendatar dengan kecepatan 10 m/s. K emudian diberi gaya konstan 2 N selama 10 s searah dengan arah gerak benda. Besar kecepatan benda setelah 10 s adalah... a. 15 m/s b. 20 m/s c. 25 m/s d. 30 m/s e. 35 m/s Pembahasan
Jawaban: d
Nomor 5
Sebuah benda massanya 20 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Oleh karena gaya yang bekerja berlawanan arah dengan gerak benda, kecepatan benda menjadi 4 m/s setelah menempuh jarak 12 m. Gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah... a. 2 N b. 4 N c. 8 N d. 20 N e. 40 N Pembahasan
Percepatan benda (a): v2 = v02 + 2 . a . s (4 m/s)2 = (8 m/s) 2 + 2 . a . 12 m 24 m . a = 16 m 2/s2 – 64 m2/s2 = – 48 m2/s2 a = – 2 m/s2 Gaya pada benda (∑F): ∑F = m .a = 20 kg .– 2 m/s2 = – 40 N Nomor 6
Sebuah mobil dalam keadaan diam di atas jalan yang licin. Gaya tetap sebesar 25.000 N diberikan pada mobil tersebut selama 4 detik sehingga mobil menempuh jarak 200 m. Massa mobil tersebut adalah... a. 200 kg b. 500 kg c. 1000 kg d. 5000 kg e. 25000 kg Pembahasan
Percepatan mobil (a): s = v0 . t + ½ . a . t2 200 m = 0 . 4 s + ½ . a . (4 s) 2 8 s2 . a = 200 m a = 25 m/s2 Massa mobil (m): m = F/a = 25.000 / 25 = 1000 kg Jawaban: c
Nomor 7
Sebuah benda massanya 2 kg terletak diatas tanah. Benda tersebut ditarik ke atas dengan gaya 30 N
selama 2 sekon lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 maka tinggi maksimum yang dicapai benda adalah... a. 10 m b. 12 m c. 15 m d. 18 m e. 20 m Pembahasan
Jawaban: a
CONTOH SOAL DINAMIKA GERAK DAN PEMBAHASAN Nomor 1 (UN 2012) Agar gaya normal yang bekerja pada balok sebesar 20 N, maka besar dan arah gaya luar yang bekerja pada balok adalah....
A. 50 N ke bawahB. 30 N ke atas C. 30 N ke bawah D. 20 N ke atas E. 20 N ke bawah Pembahasan: ƩF = 0 N - w + F = 0 20 N - 50 N + F = 0 - 30 N + F = 0 F = 30 N (karena positif berarti arah ke atas) Jawaban: B
Nomor 2 (UN 2012) Dua balok masing-masing bermassa 2 kg dihubungkan dengan t ali dan katrol seperti gambar.
Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik mendatar dengan gaya 40 N, percepatan balok adalah...(g = 10 m/s2)A. 5 m/s2 B. 7,5 m/s2 C. 10 m/s2 D. 12,5 m/s2 E. 15 m/s2 Pembahasan: Gunakan rumus:
Jawaban: A
Nomor 3 (UN 2013) Sebuah balok dengan massa 20 kg diletakkan pada bidang miring kasar, ditarik dengan gaya sebesar F dan percepatannya 3 m/s2.
Jika koefisien gesekan ɥ = 1/3 dan g = 10 m/s2, besar gaya F tersebut adalah...(sin 53 = 0,8)A. 260 N B. 220 N C. 160 N D. 80 N E. 60 N Pembahasan: Dari hukum II Newton: F - w sin 53 - fg = m . a F - 20 kg . 10 m/s2 . 0,8 - 1/3 . w cos 53 = 20 kg . 3 m/s2 F - 160 N - 1/3 . 20 kg . 10 m/s2 . 0,6 = 60 N F - 160 N - 40 N = 60 N F - 200 N = 60 N F = 260 N Jawaban: A
Nomor 4 Berikut adalah gambar yang menunjukkan lima buah benda yang diberikan gaya berbeda-beda.
Percepatan benda yang paling besar ditunjukkan oleh gambar nomor... A. (1) B. (2) C. (3) D. (4) E. (5)
Pembahasan Untuk menentukan percepatan benda yang paling besar gunakan hukum II Newton A. a = F/m = 120 N / 20 N = 6 m/s2 B. a = F/m = 100 N / 10 kg = 10 m/s2 C. a = F/m = 150 N / 50 kg = 3 m/s2 D. a = F /m = 240 N / 80 kg = 3 m/s2 E. a = F/m = 200 N / 100 kg = 2 m/s2 Jawaban: B Nomor 5
Sebuah benda bermassa 1 kg mula-mula bergerak mendatar dengan kecepatan 10 m/s. Kemudian diberi gaya konstan 2 N selama 10 s searah dengan arah gerak benda. Besar kecepatan benda setelah 10 s adalah... A. 15 m/s B. 20 m/s C. 25 m/s D. 30 m/s E. 35 m/s
Pembahasan
Terlebih dahulu hitung percepatan dengan menggunakan hukum II Newton a = F / m = 2 N / 1 kg = 2 m/s2 Menghitung kecepatan dengan menggunakan persamaan glbb v = v0 + a . t = 10 m/s + 2 m/s2 . 10 s = 10 m/s + 20 m/s = 30 m/s Jawaban: D Nomor 6 Dua buah balok dihubungkan dengan seutas tali ringan di tarik secara horizontal dengan gaya F = 60 N.
Massa benda m1 = 20 kg dan m2 = 10 kg. Jika g = 10 m/s2 dan koefisien gesekan kinetis antara balok dan permukaan lantai 0,1, maka besar percepatan kedua balok adalah... A. 1 m/s2 B.
2 m/s2
C.
3 m/s2
D.
4 m/s2
E.
5 m/s2
Pembahasan Menghitung percepatan 2 benda yang terletak pada bidang miring:
Jawaban: A Nomor 7 Jika permukaan meja licin dan massa katrol diabaikan, maka sistem benda akan bergerak dengan percepatan sebesar...
A. 5 m/s2 B. 10 m/s2 C. 16 m/s2 D. 25 m/s2 E. 40 m/s2 Pembahasan Untuk menentukan percepatan kedua benda gunakan hukum II Newton seperti nomor 3
Jawaban: B Nomor 8
Perhatikan gambar berikut!
Balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B 1 kg. Balok B mula-mula diam dan kemudian bergerak ke bawah. Bila g = 10 m/s2 maka tegangan tali yang menghubungkan kedua benda adalah... A. 20,0 N B. 10,0 N C. 6,7 N D. 3,3 N E. 1,7 N Pembahasan
Terlebih dahulu hitung percepatan kedua benda
Menghitung tegangan tali T = WB - mB . a T = 10 N - 1 kg . 10/3 m/s2 = 6,7 N Jawaban: C Nomor 9 Perhatikan gambar!
Benda A bermassa 8 kg terletak pada bidang datar dan dihubungkan dengan benda B bermassa 2 kg melalui katrol. Benda B turun dengan kecepatan tidak tetap. Besar tegangan tali jika percepatan g = 10 m/s2 adalah... A. 32 N B. 20 N C. 16 N D. 10 N E. 8 N Pembahasan Terlebih dahulu hitung percepatan kedua benda
Menghitung tegangan tali T = WB - mB . a T = 20 N - 2 kg . 2 m/s2 = 16 N Jawaban: C Nomor 10 Dua benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 6 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol yang licin seperti gambar.
Mula-mula benda B ditahan kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s2 maka tegangan tali yang menghubungkan kedua benda adalah... A. 5 N B. 6 N
C. 10 N D. 30 N E. 60 N
Pembahasan Hitung terlebih dahulu percepatan kedua benda
Menghitung tegangan tali T = wB - mB . a = 60 N - 6 kg . 5 m/s2 = 30 N Jawaban: D Nomor 11 Sebuah balok ditahan dipuncak bidang miring.
Ketika dilepas balok meluncur tanpa gesekan sepanajang bidang miring. Kecepatan balok ketika mencapai dasar bidang miring adalah.. A. 6 m/s B. 8 m/s C. 10 m/s D. 12 m/s E. 16 m/s
Pembahasan Hitung terlebih dahulu percepatan a = g sin 30o = 10 m/s2 . 1/2 = 5 m/s Menghitung kecepatan menggunakan persamaan glbb
Jawaban: C Nomor 12 Perhatikan gambar!
Sebuah balok kayu berada pada bidang miring kasar ditarik dengan gaya F = 200 N. Jika massa balok 18 kg dan percepatan 3 m/s2 maka gaya gesekan yang dialami balok terhadap bidang miring adalah... A. 180 N
B. 126 N C. 90 N D. 56 N E. 54 N Pembahasan Untuk benda pada bidang mirin berlaku persamaan F - w sin 30o - fg = m . a 200 N - 180 N . 1/2 - fg = 18 kg . 3 m/s2 110 N - fg = 54 N fg = 56 N Jawaban: D Nomor 13 Sewaktu berada didalam lift yang diam, berat sandi adalah 500 N. Sewaktu lift dipercepat keatas tegangan tali menjadi 750 N. Jika g = 10 m/s2 maka percepatan lift adalah... A. 5,0 m/s2 B. 7,5 m/s2 C. 10,5 m/s2 D. 12,5 m/s2 E. 15,0 m/s2 Pembahasan
Untuk lift yang bergerak ke atas berlakuT - w = m . a 750 N - 500 N = 50 kg . a 250 N = 50 kg . a a = 250 N / 50 kg = 5 m/s2 Jawaban: A
