Soal Instrumen tes materi hukum Newton tentang gerak Satu Satuaan Pem Pembela belaja jarran Mata Pelajaran Kelas Semester Materi Pokok Alokasi "aktu "aktu
: MA Pemb Pembaangun ngunan an UIN Jaka Jakarrta : Fisika :X : I (Satu) : Hukum Neton tentang !erak : # $ %& menit
A. Standa Standarr Kompeten Kompetensi si : Menera'kan konse' an 'rinsi' asar kinematika an inamika bena titik B. Kompet Kompetens ensii Dasar Dasar Menera'kan ukum Neton sebagai 'rinsi' asar inamika untuk gerak lurus* gerak + ertikal* an gerak melingkar beraturan,
N o -
#
Indikator Pembelajaran Menj Menjel elas aska kan n kons konse' e'
Soal
!a.a .ang bekerja 'aa biang .ang bersentuan antara ua
Kemampuan kognitif 0-
Pembahasan
!a.a normal aala ga.a
ga.a* massa an ukum 'ermukaan bena an aran.a selalu tegak lurus engan biang
.ang bekerja 'aa biang
neton tentang gerak
sentu aala ga.a,,,
.ang bersentuan antara ua
A. /, 0, 1, 2,
'ermukaan bena an aran.a
nor normal mal gra+ gra+it itas asii sent sentri ri'e 'eta tall gese gesek k stati statiss gese gesek k kin kinet etis is
!a.a .ang a'at meruba ara gerak bena 'aa gerak melingkar aala ga.a,,,
selalu tegak lurus engan biang sentu,
0-
!a.a se sentri'etal a aala ga ga.a .ang a'at meruba ara
A, /, C. 1, 2, 3
Sala satu 4onto ga.a gesekan .ang merugikan aala,,, A. /, 0, 1, 2,
%
normal gra+itasi sentripetal gesek statis gesek kinetis
gerak bena 'aa gerak melingkar,
0-
merugikan aala 5 gesekan
gesekan pada mesin mobil gesekan antara kaki an tana gesekan antara tangan engan buku gesekan 'aa rem 4akram se'ea motor gesekan antara uara engan 'enerjun 'a.ung
Pern.ataan berikut .ang sesuai engan ukum I Neton aala 7,
0onto ga.a gesek .ang
'aa mesin mobil* ga.a gesekan antara uara an mobil a'at mengambat 0-
gerak mobil* an lain6lain, Pern.ataan .ang benar sesuai
A, jika a 8 9* maka bena selalu iam
engan ukum - Neton
/, jika v 8 9* maka bena selalu bergerak lurus beraturan
aala: Jika a 8 9* maka
0, jika v 8 9* maka 'erubaan 'er4e'atan bena selalu nol
'erubaan ke4e'atan bena
1, jika a 8 9* maka bena bergerak lurus beruba beraturan
selalu nol,
2, jika a !" maka perubahan ke#epatan benda selalu nol
&
/erasarkan gambar isam'ing 'asangan ga.a
0-
aksi reaksi .ang te'at aala,,, A - an 3 / # an % 0 " an % 1 3 an % $ %& dan %'
S.arat ga.a aksi reaksi aala: 6 /ekerja 'aa bena .ang berbea Aran.a berlaanan Pasangan ga.a aksi reaksi 'aa gambar aala % an -
;
Mengitung
besaran6 Suatu bena bermassa & kg mula6mula alam konisi tiak bergerak* jika suut .ang terbentuk antara ga.a F engan besaran s# besarn.a ga.a normal 'aa bena aala,,, A -& N an ukum neton / #9 N tentang gerak 0 #& N 1 39 N $ () N
03
!a.a normal ? F. 8 9 N @ F sin B " 8 9 N 8 " B F sin N 8 (&)(-9) B (#&)(9*;) 8 3& N
=
Mengitung
besaran6 /esar ga.a normal .ang ikerjakan lantai
besaran
03 &
ukum
neton A, /, tentang gerak C. 1, 2, D
#9 N #- N ** N #3 N #% N
Paa label sebua makanan ringan tertera tulisan Eberat bersi -99
aala ## N 0#
gram, /erat an massa sesunggun.a makanan ringan tersebut jika gra+itasi bumi -9 m>s# aala7 A / 0 1 2
G
'er4e'atan gra+itasi i bumi -9 m>s# an 'er4e'atan gra+itasi i bulan -*; m>s# maka berat an massa anak tersebut i bulan aala,,, A39 N an %D kg / &+ N dan (! kg 0399 N an 39 kg 1399 N an %D kg 2 399 N an 399 kg
" 8 m, g 8 9*- kg $ -9 m>s# 8-N Massa makanan ringan i bumi mau'un i bulan sama
' N dan '!! gram -9 N an -99 gram -99 N an -999 gram -999 N an -999 gram -9999 N an -999 gram
Seorang anak ketika i bumi memeliki massa 39 kg* jika iketaui
89
" C #9N 6 -9,Sin &39 C N 8 9 m,g C #9N C -9, 9*D C N 8 9 &,-9 6#9 C D C N 8 9 &9 6#D 8 N ## 8 N Jai ga.a normal 'aa bena
konse' ga.a* massa* kg aala,, an
∑ F
.aitu -99 gram,
0#
" bulan 8 m, g bulan 8 39 kg , -*; m>s# 8 %D N Massa i bumi sama engan massa i bulan 39 kg
-9
/erat sebua bena .ang bermassa # kg .ang beraa i bumi
0#
" 8 m, g " 8 # kg $ G*D m>s # 8 -G*; N
0#
/ena iam
#
engan gra+itasi G*D m>s aala,,, A / 0 D 2 --
=*D N --*D N -&*; N ',"- N #3*; N
/alok mengalami ga.a tarik F- 8 -& N ke kanan an ga.a F# ke kiri, Jika bena teta' iam besar F# aala,,, A / C 1 2
-#
kanan engan ke4e'atan teta' % 6-
ms , Jika F- 8 -9 N5 F # 8 #9 N* besar F3 aala,,, A B 0 1 2
&N '! N -& N #9 N #& N
8 9
F- ke ara kanan an F# ke
&N -9 N ') N #9 N #& N
/ !ambar ibaa menunjukkan sebua balok
∑ F
ara kiri* maka F- C F# 8 9 -& N 6 F# 8 9 -& N 8 F# melun4ur ke
0#
∑ F
8 9
F3 @ F- C F# 8 9 F3 8 F# C FF3 8 #9 N C -9N F3 8 -9 N
-3
Per4e'atan 'aa sebua bena .ang bermassa G kg an iberi ga.a
a8
39 N aala,,, A B 0 1 2 -%
∑ F
0#
-*33 m>s# *"(( ms* 3*33 m>s# %*33 m>s# &*33 m>s#
30
a8
9
a 8 #*33 m>s#
∑ F
Sebua balok massan.a # kg itarik engan ga.a F .ang
m
0#
a8
m 6
besarn.a ; Neton, Per4e'atan a8
.ang ialami beban aala,,,
2
a 8 3 m>s#
A / 0 1 2
-&
(N ;N GN -# N -& N
/alok A massa &9 kg an balok / massa #9 kg beraa i atas
0#
∑ F
'ermukaan li4in iorong ole ga.a F sebesar -%9 N se'erti i'erliatkan gambar berikut* besar 'er4e'atan bena aala,,,
8 m,a
∑ F a8
mtotal
a8
50 + 20
140
A, - m>s#
140
a8
B. * ms*
70
a 8 # m>s#
0, 3 m>s# 1, % m>s# -;
2, & m>s# /ena bermassa m 8 -9 kg beraa i atas lantai kasar itarik ole
03
ga.a F 8 #& N ke ara kanan, Jika koe
-=
9*& m>s# - m>s# '") ms* # m>s# #*& m>s#
#& C 9*-,-9,-9 8 -9 , a #& C -9 8 -9 , a -& 8 -9 , a 15
a8
Se Seorang sisa bermassa &9 kg beriri i alam li
03
6#
bergerak ke atas engan 'er4e'atan & ms , Jika 'er4e'atan
'aa alas li
6#
bergerak engan 'er4e'atan 3 m>s , Jika gra+itasi bumi -9 ms * maka berat orang tersebut saat li
10
8 -*& m>s#
!a.a tekan kaki li
gra+itasi bumi aala g 8 -9 ms6#* ga.a tekan kaki orang tersebut
-D
8 m,a
F6 < gesek 8 m,a F6 μ ,N 8 m,a
besar 'er4e'atan bena aala,,, A / C 1 2
∑ F
03
!a.a tekan kaki li
A3=9 N /3D9 N 0 (,! N 1%99 N 2%-9 N -G
Meme4akan 'ermasalaan
/ena A an / terletak i atas lantai li4in, Massa bena A tiga kali
∑ F
0# a8
terkait massa bena /, Jika 'aa keua bena bekerja ga.a menatar .ang
m
besaran6besaran
a berbaning terbalik engan
terkait konse' ga.a* aala,,,
m* maka: a1 m2 a2 8 m1
massa*
ukum A / neton tentang gerak 0 1 2 #9
N 8 (39,-9) @ (39,3) N 8 399 @ G9 N 8 3G9 N
an
' 0( 3 :-:% %:-: ;
a1 a2
Sebua ga.a .ang ikerjakan 'aa sebua bena bermassa m1 #
mengasilkan 'er4e'atan # m>s , !a.a .ang sama ketika ikerjakan
m>s , 'erbaningan antara m1 an m2 aala,,, A B 0 1 $
-:# *0' -:% %:-:3
3
∑ F
0# a8
m
∑ F
'aa sebua bena bermassa m2 mengasilkan 'er4e'atan sebesar % #
1 8
m8
a
m berbaning lurus engan F an berbaning terbalik engan a* maka: m1 F 1 m 2 8 F 2
X
a2 a1
untuk ga.a .ang sama maka:
#-
Pesaat Atoo se'erti 'aa gambar*
0%
teriri ari katrol siliner .ang li4in tan'a gesekan, Jika m- 8 &9 kg * m# 8 #99kg an g 8 -9 m>et# antara balok m- an biang atar aa ga.a gesek engan 8 9*-, massa katrol -9 kg, Per4e'atan sistem aala,,, A=*# m>s# /=*% m>s# 0 /"+ ms* 1D m>s# 2 D*# m>s#
Seaktu beraa i alam li
8
m1 m2
8
m1 m2
8
a2 a1 4 2 2 1
injau m-: ?F8m,a C < k 8 m , a C k , N 8 m - , a C 9*- , m- , g 8 m - , a C 9*- &9 , -9 8 &9 , a 8 &9 @ &9a injau m# (an substitusikan nilai ): ?F8m,a # C 8 m # , a m# , g C 8 m # , a #99 , -9 C (&9 @ &9a) 8 #99 , a #999 C &9 C &9a 8 #99 , a -G&9 8 #&9 , a a 8 =*D m>s #,
/
##
m1 m2
03
!a.a tekan kaki li
#3
Menjelaskan ga.a gesek
#%
tali menjai =&9 N, 1engan emikian 'er4e'atan lis# 0 -& m>s# 1 #9 m>s# 2 #& m>s#
8 " @ (m,a) =&9 N 8 &99 N @ (&9 $ a) =&9 N6&99 N8 &9 $ a #&9 N 8 &9 $ a 250 N a 8 50 kg
!a.a gesek statis maksimum terjai ketika b ena,,,
a 8 & m>s# !a.a gesek statis maksimum
A, /, 0, 1, $.
0-
1iam Jatu /erenti /ergerak %epat akan bergerak
Pern.ataan .ang benar terkait ga.a gesek kinetis .ang bergerak
terjai ketika bena te'at akan bergerak
0#
'aa lantai .ang kasar aala,,, A, seara engan ara gerak B. men.ebabkan bena berenti C. berlawanan arah dengan arah gerak 1, berlaanan ara engan ara ga.a gesek statis 2, men.ebabkan bena bergerak lurus engan ke4e'atan konstan #&
Mengitung ga.a
/ena bermassa m 8 -9 kg beraa i atas lantai kasar itarik ole
gesek statis an kinetis
ga.a F 8 #& N ke ara kanan, Jika koe
Ara ga.a gesek kinetis berlaanan engan ara gerak bena
03
Fstatis 8
μ s .
N
Fstatis 8 9*# $ (-9,-9) Fstatis 8 9*# $ -99 Fstatis 8 #9 Fkinetis 8
μ k .
N
0, -& N an #9 N 1, #9 N an -& N 2, #9 N an 39 N #;
Sebua balok -9 kg iam i atas lantai atar, Koe
Fkinetis 8 9*- $ (-9,-9) Fkinetis 8 9*- $ -99 Fkinetis 8 -9 0#
statis s8 9*%, /esarn.a ga.a gesekan statis .ang bekerja 'aa
#=
-9 N #9 N 39 N &! N &9 N
Peratikan gambar berikut* bena & kg mula6mula alam konisi tiak bergerak, Jika suut .ang terbentuk antara ga.a F engan garis menatar
μ .
N
Fstatis 8 9*% $ (-9,-9) Fstatis 8 % $ -99 Fstatis 8 %9
balok jika ga.a luar #9 N iberikan alam ara oriontal aala,,, A / 0 D 2
Fstatis 8
03 !a.a6ga.a 'aa bena i'erliatkan gambar berikut:
aala 3=o* koes# maka besarn.a ga.a gesek kinetis bena aala,,, A #*& N / 3N C (") N 1 %N 2 %*& N
!a.a normal ? F. 8 9 N @ F sin B " 8 9 N 8 " B F sin 8 (&)(-9) B
(#&)(9*;)
8 3& N
< K 8 μ $ N < K 8 9*- $ 3& < K 8 3*& N
#D
Meme4akan
Sebua balok -9 kg iam i atas lantai atar, Jika koe
0%
/ena akan bergerak jika
'ersoalan terkait ga.a gesekan statis s8 9*% an koe
ga.a .ang iberikan lebi
gesek statis an ga.a akan bergerak jika ga.a .ang iberikan sebesar,,, A, # N gesek kinetis /, -# N 0, ## N 1, 3# N $. &* N
besar ari ga.a gesek statisn.a, μ . Fstatis 8 N Fstatis 8 9*% $ (-9,-9) Fstatis 8 % $ -99 Fstatis 8 %9 Maka ari 'ilian jaaban isam'ing bena akan bergerak jika ga.a .ang iberikan sebesar %# N
#G
/alok A beratn.a -99 N iikat engan tali menatar i 0 (liat gambar), /alok / beratn.a &99 N, Koe
0% ? F$ 8 9 F B f AB B f BL 8 9
ga.a F minimal untuk menggeser balok / F C μ ,Na 6 μ ,Nab 8 9
aala,,,,neton A, D9
F C 9*#,-99,-9 C 9*& (&99@-99),-98 9 F B #9 B 399 8 9 F 8 3#9 Neton
/, -;9 0, #%9 D. (*!
2, %99 39
Suatu balok bermassa #99 gram beraa i biang miring engan kemiringan 39 teraa' biang atar, Jika koe
0%
!a.a gesek statis maksimumn.a :
biang miring 9*#& an 9*-* serta nilai 'er4e'atan gra+itasi -9 m>s#* maka besarn.a ga.a gesek statis an ga.a gesek kinetis .ang bekerja 'aa bena aala,,, A!"&(( N dan !"'/( N /9*-=3 N an 9*%33 N 09*-33 N an 9*-=3 N 19*%33 N an 9*-33 N 2 9*-33 N an 9*%33 N
!a.a gesek kinetis,
3-
Mengitung
besaran6 /alok A an / terletak 'aa 'ermukaan
0#
!a.a6ga.a 'aa keua bena
besaran
(isatukan A an /) terliat
gerak
'aa gambar berikut:
miring
'aa
biang F sebesar %D9 N se'erti terliat 'aa gambar, /esar 'er4e'atan gerak ke ua balok aala,,, A- m>s# B* ms* 03 m>s# 1% m>s# 2& m>s#
? F 8 ma F B " sin 3=o 8 ma %D9 B (%9 @ #9)(-9)(9*;) 8 (%9 @ #9) a a 8 -#9>;9 8 # m>s #
3#
/eban m .ang mengalami &
03
!a.a6ga.a .ang bekerja 'aa
kg an 'er4e'atan gra+itasi
biang miring aala sebagai
-9 ms6# terletak
berikut
i atas biang miring engan suut kemiringan 3=9 (Sin 3= 8 9*;), /eban iberi ga.a F menatar sebesar #9 N* 'er4e'atan beban aala,,, A B 0 1 2
33
-*% m>s# *"+ ms* %*# m>s# &*; m>s# = m>s#
Sebua balok .ang massan.a ; kg melun4ur ke baa 'aa sebua
?F 8 ? m,a m,g Sin 3=9 C m,g 0os 3=9 8 m,a &,-9,9*; C #9,9*D 8 &,a & a 8 39 C -; a 8 #*D ms6#
03
!erak balok 'aa biang
'a'an li4in .ang imiringkan 39 ari lantai, Jika jarak lantai
miring
engan balok -9 m an besarn.a ga.a gra+itasi item'at itu -9 ms6
m,g, sin
θ 8 m,a
#
;,-9,sin
30
* 'er4e'atan balok tersebut aala,,, A #*& m>s# B ) ms* 0 =*& m>s# 1 -9 m>s#
0
;9 , 9*& 8 ;a 39 8 ;a
8 ;,a
2 -#*& m>s#
30
a8
/ /iang miring engan suut
(&
0%
kemiringan θ 8 39* koe
tali iatas
biang miring iberi beban % kg, Ujung tali .ang tergantung +ertikal iberi beban engan
6
a 8 & m>s# injau m- : ? F- 8 m- , a C < k C - sin 39 8 m - , a C k , N C m - g sin 39 8 m-,a C k , m- , g , 4os 39 C m- , g sin 39 8 m- , a C 9*# , % , -9 , L 3 6 % , -9 , L8%,a C % 3 6 #9 8 %a 8 #;*G#D @ %a injau m# : ? F 8 m # , a # C 8 m# , a # , g C 8 m# , a -9 ,-9 C 8 -9 ,a 8 -99 C -9a
massa -9 kg, Per4e'atan sistem tersebut aala,,, A)"') ms* /;*-& m>s# 0=*-& m>s# 1D*-& m>s# 2 G*-& m>s#
Substitusi: 8 #;*G#D @ %a 8 -99 C -9a -% a 8 =3*9=# a 8 &*-%D m>s#, 3&
Mengitung
besaran Faris memutar se4ara +ertikal sebua ember .ang berisi air engan
0#
8
#
'aa gerak melingkar jari6jari -*; m, Jika ga.a gra+itasi sebesar -9 m>s , Kelajuan
8
√ g . r
√ 10 x 1,6
+ertikal
8 √ 16
minimum ember agar air i alamn.a tiak tum'a aala,,, #
A# m>s B& ms* 0; m>s# 1D m>s# 2 -9 m>s# 3;
8% 8 #*D
Sebua ember .ang berisi air engan jari6jari 9*D m i'utar se4ara
0#
8
#
+ertikal* jika ga.a gra+itasi sebesar G*D m>s * kelajuan minimum
8
ember agar air i alamn.a tiak tum'a arus lebi besar ari,,,
Ani mengikat bol'ointn.a .ang bermassa 9*- kg engan seutas tali an i'utar +ertikal engan ke4e'atan teta' % ms6#, Jika
√ 9,8 x 0,8
8 √ 7,84
A, 9*% m>s# /, -*9 m>s# A, -*% m>s# /, #*9 m>s# C. *"+ ms* 3=
8 #*D
A B C D $
-*; N *"- N 3*; N %*; N &*; N
(
03 A 8 m,g
'anjang tali - m an ga.a gra+itasi bumi -9 m>s#* maka tegangan tali saat bol'oint beraa i 'osisi terena aala,,,
√ g . r
( ( )
8 9*- $ -9 16
88 #*;
10
)
2
v +1 r. g
+1
4
2
1 x 10
+1
)
3D
Seorang anak memutar se4ara +ertikal 'ega'usn.a .ang bermassa
(
03 A 8 m,g
9*- kg engan seutas tali engan ke4e'atan teta' % ms6#, Jika
(
'anjang 8 9*- $ -9
tali - m an ga.a gra+itasi bumi -9 ms6#* maka tegangan tali saat 'enga'us beraa i 'osisi tertinggi aala,,, A9*3 N /9*; N 09*G N 1-*# N 2-*& N 3G
Sebua bena bermassa -99 gr bergerak melingkar beraturan
16
8-
16
2
v −1 r. g 4
2
1 x 10
+1
8 9*;
2
0# Fsentri'etal
engan laju 3 m>s, Jika jari6jari lingkaran %9 4m* besarn.a ga.a
v 8 m, r 2
sentri'etal .ang ialami bena ini aala,,,
3
8 9*- kg $
A-*#& N
0,4 9
B*"*) N
8 9*- $
03*#& N
0,4
8 #*#& N
1%*#& N 2 &*#& N %9
Sebua bena bermassa 9*; kg iikat i ujung seutas tali .ang 'anjangn.a -*& m, /ola ber'utar alam satu lingkaran orisontal,
2
03 Fsentri'etal
Jika 'utaran bola tali mengalami tegangan maksimum %9 N* kelajuan maksimum bola sebelum tali 'utus aala,,,
+8
√
v 8 m, r
F . r m
) −1
)
+8
√
0 -& m>s
+8
√ 100
1 #9 m>s
+ 8 -9 m>s
A & m>s B '! ms
2 #& m>s
40.1,5 0,6