Soal Hukum Newton dan Pembahasannya 2
Soal 1
Seorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s2. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, desakan kaki orang pada lantai lift adalah . . . .
A. 420 N
B. 570 N
C. 600 N
D. 630 N
E. 780 N
Jawab: E
N = gaya desakan kaki
Dengan menggunakan hukum II Newton, kita peroleh
∑F = ma
N + (–mg) = ma
N = m(g + a)
N = 60 kg(10 m/s2 + 3 m/s2) = 780 N
Soal 2
Sebuah benda digantung pada sebuah neraca pegas di dalam elevator pembacaan skala pada neraca pegas adalah T N ketika elevator diam. Jika elevator dipercepat ke atas sebesar 5 m/s2 pembacaan skala neraca pegas sekarang adalah . . . . (g = 10 m/s2)
A. T/2
B. 3T/2
C. T
D. 2T
E. 5T/2
Jawab: B
Dengan menggunakan hukum II Newton, kita peroleh
∑F = ma
T’ + (–T) = ma
Dengan T = mg = 10m, maka
T’ = T + ma = T + 5m
T’ = T + ½ T = 3T/2
Soal 3
Lima balok masing-masing bermassa 2 kg, 3 kg, 4 kg, 5 kg, dan 6 kg dihubungkan dengan tali-tali tanpa massa (halus), kemudian ditarik mendatar di atas lantai licin dengan gaya sebesar 40 N seperti gambar berikut.
Koefisien gesekan antara masing-masing benda dan lantai 0,1, percepatan gravitasi 10 m/s2. Besar tegangan tali penghubung benda 5 kg dan 6 kg adalah . . . .
A. 12 N
B. 16 N
C. 20 N
D. 24 N
E. 28 N
Jawab: E
Hukum II Newton menyatakan,
a = ∑F/m = [F - µ(N2 + N3 + N4 + N5 + N6)]/m
maka percepatan sistem di atas adalah
a = [40 N – 0,1(20 N + 30 N + 40 N + 50 N + 60 N)]/(20 kg) = 1 m/s2
Gaya tegangan tali antara 5 kg dan 6 kg adalah T. Dengan meninjau benda 6 kg maka berlaku
∑F = ma
F – T – f6 = ma
40 N – T – 0,1(60 N) = (6kg)(1 m/s2)
T = 28 N
Soal 4
Gambar di samping melukiskan benda bermassa 4 kg di atas lantai yang ditarik oleh gaya sebesar 20 N dengan sudut α (sin α = 0,6). Jika benda bergerak dengan percepatan 0,5 m/s2, nilai koefisien gesekan kinetis antara benda dan lantai adalah . . . .
A. ½
B. 7/20
C. 1/5
D. 3/20
E. 1/10
Jawab:
Gaya-gaya yang bekerja pada benda ditunjukkan pada gambar di bawah ini,
∑Fy = 0 (benda tidak bergerak arah sumbu-y)
N + 20 sinα – 40 N = 0
N = 40 N – 20 N(0,6) = 28 N
Dan
∑Fx = ma
20 N cosα – fk = ma
20N(0,8) – fk = (4kg)(0,5 m/s2)
fk = 14 N
Maka nilai koefisien gesek kinetis yang dialami benda adalah
µk = fk/N
µk = 14 N/(28 N) = ½
Soal 5
Tiga benda berturut-turut bermassa m, 2m, dan 3m dihubungkan dengan tali-tali dan disusun seperti pada gambar di samping. Tali-tali licin sempurna dan massanya diabaikan. Koefisien gesekan antara benda-benda dan bidang μ dan percepatan gravitasi g. Jika sistem dibiarkan bebas bergerak, setiap massa akan bergerak dengan percepatan . . . .
A. (1 - µ)/3g
B. (1 - µ)g/2
C. (1 + µ)/2g
D. (1 + µ)g/3
E. (1 + µ)/6g
Jawab: B
Percepatan yang dialami oleh sistem adalah
a = [3mg – fm – f2m]/(6m)
a = [3mg – µ(mg + 2mg)]/(6m)
a = (1 – µ)g/2
Seorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s2. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, desakan kaki orang pada lantai lift adalah . . . .
A. 420 N
B. 570 N
C. 600 N
D. 630 N
E. 780 N
Jawab: E
N = gaya desakan kaki
Dengan menggunakan hukum II Newton, kita peroleh
∑F = ma
N + (–mg) = ma
N = m(g + a)
N = 60 kg(10 m/s2 + 3 m/s2) = 780 N
Soal 2
Sebuah benda digantung pada sebuah neraca pegas di dalam elevator pembacaan skala pada neraca pegas adalah T N ketika elevator diam. Jika elevator dipercepat ke atas sebesar 5 m/s2 pembacaan skala neraca pegas sekarang adalah . . . . (g = 10 m/s2)
A. T/2
B. 3T/2
C. T
D. 2T
E. 5T/2
Jawab: B
Dengan menggunakan hukum II Newton, kita peroleh
∑F = ma
T’ + (–T) = ma
Dengan T = mg = 10m, maka
T’ = T + ma = T + 5m
T’ = T + ½ T = 3T/2
Soal 3
Lima balok masing-masing bermassa 2 kg, 3 kg, 4 kg, 5 kg, dan 6 kg dihubungkan dengan tali-tali tanpa massa (halus), kemudian ditarik mendatar di atas lantai licin dengan gaya sebesar 40 N seperti gambar berikut.
Koefisien gesekan antara masing-masing benda dan lantai 0,1, percepatan gravitasi 10 m/s2. Besar tegangan tali penghubung benda 5 kg dan 6 kg adalah . . . .
A. 12 N
B. 16 N
C. 20 N
D. 24 N
E. 28 N
Jawab: E
Hukum II Newton menyatakan,
a = ∑F/m = [F - µ(N2 + N3 + N4 + N5 + N6)]/m
maka percepatan sistem di atas adalah
a = [40 N – 0,1(20 N + 30 N + 40 N + 50 N + 60 N)]/(20 kg) = 1 m/s2
Gaya tegangan tali antara 5 kg dan 6 kg adalah T. Dengan meninjau benda 6 kg maka berlaku
∑F = ma
F – T – f6 = ma
40 N – T – 0,1(60 N) = (6kg)(1 m/s2)
T = 28 N
Soal 4
Gambar di samping melukiskan benda bermassa 4 kg di atas lantai yang ditarik oleh gaya sebesar 20 N dengan sudut α (sin α = 0,6). Jika benda bergerak dengan percepatan 0,5 m/s2, nilai koefisien gesekan kinetis antara benda dan lantai adalah . . . .
A. ½
B. 7/20
C. 1/5
D. 3/20
E. 1/10
Jawab:
Gaya-gaya yang bekerja pada benda ditunjukkan pada gambar di bawah ini,
∑Fy = 0 (benda tidak bergerak arah sumbu-y)
N + 20 sinα – 40 N = 0
N = 40 N – 20 N(0,6) = 28 N
Dan
∑Fx = ma
20 N cosα – fk = ma
20N(0,8) – fk = (4kg)(0,5 m/s2)
fk = 14 N
Maka nilai koefisien gesek kinetis yang dialami benda adalah
µk = fk/N
µk = 14 N/(28 N) = ½
Soal 5
Tiga benda berturut-turut bermassa m, 2m, dan 3m dihubungkan dengan tali-tali dan disusun seperti pada gambar di samping. Tali-tali licin sempurna dan massanya diabaikan. Koefisien gesekan antara benda-benda dan bidang μ dan percepatan gravitasi g. Jika sistem dibiarkan bebas bergerak, setiap massa akan bergerak dengan percepatan . . . .
A. (1 - µ)/3g
B. (1 - µ)g/2
C. (1 + µ)/2g
D. (1 + µ)g/3
E. (1 + µ)/6g
Jawab: B
Percepatan yang dialami oleh sistem adalah
a = [3mg – fm – f2m]/(6m)
a = [3mg – µ(mg + 2mg)]/(6m)
a = (1 – µ)g/2
Post a Comment for "Soal Hukum Newton dan Pembahasannya 2"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!