Soal dan Pembahasan Hukum Newton dan Aplikasinya
Soal 1
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. Tentukan besar kecepatan benda setelah 10 s tersebut!
Jawab:
Diketahui: massa benda m = 1 kg, kecepatan awal benda v0 = 10 m/s, gaya yang bekerja pada benda F = 2 N, waktu t = 10 s.
Percepatan yang dialami benda adalah
a = ∑F/m = 2/1 = 2 m.s-2
besar kecepatan benda diperoleh dengan
v = v0 + at
v = 10 + 2 x 10 = 30 m.s-1
Soal 2
Sebuah balok (m = 2 kg) mula mula diam terletak diatas bidang datar licin kemudian didorong dengan sebuah gaya konstan mendatar sebesar F1 = 8 N. Setelah 3 s, gaya lain F2 = 8 N dikerjakan pada benda dengan arah berlawanan dengan F1. Tentukan besar perpindahan benda setelah 4 s pertama!
Jawab:
Pada waktu t = 0 s/d t = 3 s bekerja F₁ = 8 N
∑F = ma
8 = 2 x a
a = 4 m.s-2
jarak yang ditempuh untuk selang waktu ini
s₁ = v0t + ½at²
= 0 x 3 + ½ x 4 x 9
S₁ = 18 m
Sedangkan v saat t = 3 s
v = v0 + at
= 0 + 4 x 3
v = 12 m/s
Pada waktu antara t = 3 s/d t = 4 s bekerja gaya F2 = 8 N
Gaya yang bekerja pada sistem ⇒ F₁ - F₂ = 8 N – 8 N = 0 N
sehingga percepatan = 0, sehingga benda bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 12 m.s-1 dan menempuh jarak
S₂ = vt
= 12 x 1
s2 = 12 meter
maka jarak total saat benda bergerak dari 0 s s/d 4 s adalah
S = S₁ + S₂ = 18 + 12 = 30 meter
Soal 3
Gaya F sebesar 12 N bekerja pada benda A bermassa m1 yang menyebabkan benda A mengalami percepatan sebesar 8 m.s-2. Jika gaya F bekerja pada B bermassa m2 percepatan benda B sebesar 2 m.s-2. Jika gaya F bekerja pada benda C bermassa m1 + m2 tentukan percepatan benda C!
Jawab:
Diketahui: F = 12 N, a1 = 8 m.s-2, a2 = 2 m.s-2 dan mC = m1 + m2,
Kita terlebih dahulu mencari massa m1 dan m2 menggunakan hukum II Newton,
F = ma
12 = m1 x 8
m1 = 1,5 kg
Kemudian dicari massa m2
F = m2a
12 = m2 x 2
m2 = 6 kg
sehingga massa benda C = m1 + m2 = 1,5 + 6 = 7,5 kg.
Maka percepatan benda C adalah
F = mCa
12 = 7,5 x a
a = 1,6 m.s-2
Jadi, percepatan benda C sebesar 1,6 m.s-2. Dengan gaya yang sama besar, semakin besar massa yang ditarik semakin kecil percepatannya.
Soal 4
Seorang akrobatik melompat dari menara setinggi 5 m di atas tumpukkan pasir. Tumpukan pasir yang dipasang dibawah menara cukup dalam. Sewaktu akrobatik itu dekat dengan tumpukan pasir ia menekuk lututnya sehingga dia masuk ke pasir dengan perlambatan tertentu dan kakinya masuk ke pasir sedalam 0,4 m. Jika masa akrobatik itu 50 kg, hitunglah : (a) kecepatan sesaat sebelum kakinya menyentuh tumpukkan pasir (b) gaya rata-rata yang dikerjakan pasir pada kaki akrobatik itu.
Jawab:
Diketahui: tinggi menara h = 5 m, kedalaman pasir d = 0,4 m, massa akrobatik m = 50 kg,
(a) Kecepatan akrobatik kita peroleh dengan menggunakan
v2 = v02 + 2gh
= 02 + 2 x (–10) x 5
v = 10 m.s-1
(b) kaki akrobatik masuk ke dalam pasir dengan perlambatan tertentu sampai berhenti setelah d = 0,4 m, maka
v2 = v02 + 2ad
02 = 102 + 2a x 0,4
a = –125 m.s-2
maka gaya rata-rata yang dialami kaki akrobatik adalah
∑F = ma
= 50 x (–125)
∑F = 6,25 kN
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. Tentukan besar kecepatan benda setelah 10 s tersebut!
Jawab:
Diketahui: massa benda m = 1 kg, kecepatan awal benda v0 = 10 m/s, gaya yang bekerja pada benda F = 2 N, waktu t = 10 s.
Percepatan yang dialami benda adalah
a = ∑F/m = 2/1 = 2 m.s-2
besar kecepatan benda diperoleh dengan
v = v0 + at
v = 10 + 2 x 10 = 30 m.s-1
Soal 2
Sebuah balok (m = 2 kg) mula mula diam terletak diatas bidang datar licin kemudian didorong dengan sebuah gaya konstan mendatar sebesar F1 = 8 N. Setelah 3 s, gaya lain F2 = 8 N dikerjakan pada benda dengan arah berlawanan dengan F1. Tentukan besar perpindahan benda setelah 4 s pertama!
Jawab:
Pada waktu t = 0 s/d t = 3 s bekerja F₁ = 8 N
∑F = ma
8 = 2 x a
a = 4 m.s-2
jarak yang ditempuh untuk selang waktu ini
s₁ = v0t + ½at²
= 0 x 3 + ½ x 4 x 9
S₁ = 18 m
Sedangkan v saat t = 3 s
v = v0 + at
= 0 + 4 x 3
v = 12 m/s
Gaya yang bekerja pada sistem ⇒ F₁ - F₂ = 8 N – 8 N = 0 N
sehingga percepatan = 0, sehingga benda bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 12 m.s-1 dan menempuh jarak
S₂ = vt
= 12 x 1
s2 = 12 meter
maka jarak total saat benda bergerak dari 0 s s/d 4 s adalah
S = S₁ + S₂ = 18 + 12 = 30 meter
Soal 3
Gaya F sebesar 12 N bekerja pada benda A bermassa m1 yang menyebabkan benda A mengalami percepatan sebesar 8 m.s-2. Jika gaya F bekerja pada B bermassa m2 percepatan benda B sebesar 2 m.s-2. Jika gaya F bekerja pada benda C bermassa m1 + m2 tentukan percepatan benda C!
Jawab:
Diketahui: F = 12 N, a1 = 8 m.s-2, a2 = 2 m.s-2 dan mC = m1 + m2,
Kita terlebih dahulu mencari massa m1 dan m2 menggunakan hukum II Newton,
F = ma
12 = m1 x 8
m1 = 1,5 kg
Kemudian dicari massa m2
F = m2a
12 = m2 x 2
m2 = 6 kg
sehingga massa benda C = m1 + m2 = 1,5 + 6 = 7,5 kg.
Maka percepatan benda C adalah
F = mCa
12 = 7,5 x a
a = 1,6 m.s-2
Jadi, percepatan benda C sebesar 1,6 m.s-2. Dengan gaya yang sama besar, semakin besar massa yang ditarik semakin kecil percepatannya.
Soal 4
Seorang akrobatik melompat dari menara setinggi 5 m di atas tumpukkan pasir. Tumpukan pasir yang dipasang dibawah menara cukup dalam. Sewaktu akrobatik itu dekat dengan tumpukan pasir ia menekuk lututnya sehingga dia masuk ke pasir dengan perlambatan tertentu dan kakinya masuk ke pasir sedalam 0,4 m. Jika masa akrobatik itu 50 kg, hitunglah : (a) kecepatan sesaat sebelum kakinya menyentuh tumpukkan pasir (b) gaya rata-rata yang dikerjakan pasir pada kaki akrobatik itu.
Jawab:
Diketahui: tinggi menara h = 5 m, kedalaman pasir d = 0,4 m, massa akrobatik m = 50 kg,
(a) Kecepatan akrobatik kita peroleh dengan menggunakan
v2 = v02 + 2gh
= 02 + 2 x (–10) x 5
v = 10 m.s-1
(b) kaki akrobatik masuk ke dalam pasir dengan perlambatan tertentu sampai berhenti setelah d = 0,4 m, maka
v2 = v02 + 2ad
02 = 102 + 2a x 0,4
a = –125 m.s-2
maka gaya rata-rata yang dialami kaki akrobatik adalah
∑F = ma
= 50 x (–125)
∑F = 6,25 kN
Post a Comment for "Soal dan Pembahasan Hukum Newton dan Aplikasinya "
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!