Soal Hukum Newton dan Pembahasannya 6
Soal 1
(a) Sebuah benda dengan massa 10 kg (awalnya diam) bergeser dari P ke R karena gaya tetap F = 80N yang berkerja sepanjang geraknya, jarak PR = 225 m dan licin sedangkan RS kasar dengan koefisien gesekan kinetik 0,2 jika g = 10 m/s2, berapa jarak yang di tempuh selama 12 s diukur dari P?
Jawab:
P ke R lantai licin, benda dipercepat sebesar
aPR = 80 N/10 kg = 8 m/s2
waktu yang dibutuhkan dari P ke R adalah
PR = v0t + ½ at2
225 m = 0 + ½ (8 m/s2)t2
t = 7,5 s
kecepatan benda ketika di R adalah
vR = vP + at
vR = 0 + (8 m/s2)(7,5 s) = 60 m/s
dari R ke S benda mengalami perlambatan sebesar
a = (F – fk)/m
a = [80 N – 0,2(100)]/8 kg = 7,5 m/s2
sisa waktu yang harus ditempuh benda adalah 4,5 s, maka jarak yang ditempuh selama sisa waktu tersebut adalah
d = v0t + ½ at2
d = (60 m/s)(4,5 s) + ½ (7,5 m/s2)(4,5 s)2 = 346 m
maka jarak yang ditempuh benda selama 12 s diukur dari P adalah
= 225 m + 346 m = 571 m
Soal 2
Benda A, B, dan C pada gambar berikut memiliki massa masing masing 10 kg, 15 kg, dan 20 kg. Ketiga benda itu terletak pada bidang datar. Sebuah gaya F sebesar 135 N diberikan pada C. Tentukan percepatan dan tegangan pada tiap kabel penghubung jika: (1) bidang datar licin (2) bidang datar kasar dengan koefisien gesekan kinetis 0,1.
Jawab:
(a) untuk permukaan licin, dengan hukum II Newton kita peroleh percepatan benda A, B dan C masing-masing adalah
a = ∑F/m = (F – T2 + T2 + T1 – T1)/(mA + mB + mC)
a = 135 N/45 kg = 3 m/s2
untuk benda A, hukum II Newton memberikan,
∑FA = mAa
T1 = (10 kg)(3 m/s2) = 30 N
Pada benda B, hukum II Newton memberikan,
∑FB = mBa
T2 – T1 = (15 kg)(3 m/s2)
T2 = 30 N + 45 N = 75 N
(b) untuk permukaan kasar, dengan hukum II Newton kita peroleh percepatan benda A, B dan C masing-masing adalah
a = ∑F/m = (F – T2 + T2 + T1 – T1 – fA – fB - fC)/(mA + mB + mC)
a = ∑F/m = (F – fA – fB - fC)/(mA + mB + mC)
dengan fA = µmAg = 0,1(100 N) = 10 N, fB = µmBg = 0,1(150 N) = 15 N dan fC = µmCg = 0,1(200 N) = 20 N,
a = (135 N – 10 N – 15 N – 20 N)/45 kg = 2 m/s2
untuk benda A, hukum II Newton memberikan,
∑FA = mAa
T1 – fA = (10 kg)(2 m/s2)
T1 = 30 N + 20 N = 50 N
Pada benda B, hukum II Newton memberikan,
∑FB = mBa
T2 – T1 – fB = (15 kg)(2 m/s2)
T2 = 30 N + 50 N + 15 N = 95 N
Soal 3
Sebuah benda bermassa m ditahan diam pada suatu bidang miring, yang memiliki sudut kemiringan alfa, oleh sebuah gaya horizontal F. Koefisien gesekan statis adalah µs. Buktikan bahwa F maksimum yang diperbolehkan sebelum benda mulai bergerak ke atas bidang dapat dinyatakan oleh
Jawab:
Gaya-gaya yang bekerja pada balok ditunjukkan pada gambar di bawah ini,
Benda mulai akan bergerak, artinya ∑F = 0, maka
Pada sumbu x berlaku:
F cosα – mg sinα – fs = 0
F cosα – mg sinα = µsN (*)
Dan pada sumbu y berlaku:
N – F sinα – mg cosα = 0
N = F sinα + mg cosα (**)
Dari (*) dan (**),
F cosα – mg sinα = µs(F sinα + mg cosα)
F(cosα – µssinα) = mg(sinα + µscosα)
Fmaks = mg(sinα + µscosα)/(cosα – µssinα)
Fmaks = mg(1 + µscotα)/(cotα – µs)
(a) Sebuah benda dengan massa 10 kg (awalnya diam) bergeser dari P ke R karena gaya tetap F = 80N yang berkerja sepanjang geraknya, jarak PR = 225 m dan licin sedangkan RS kasar dengan koefisien gesekan kinetik 0,2 jika g = 10 m/s2, berapa jarak yang di tempuh selama 12 s diukur dari P?
Jawab:
P ke R lantai licin, benda dipercepat sebesar
aPR = 80 N/10 kg = 8 m/s2
waktu yang dibutuhkan dari P ke R adalah
PR = v0t + ½ at2
225 m = 0 + ½ (8 m/s2)t2
t = 7,5 s
kecepatan benda ketika di R adalah
vR = vP + at
vR = 0 + (8 m/s2)(7,5 s) = 60 m/s
dari R ke S benda mengalami perlambatan sebesar
a = (F – fk)/m
a = [80 N – 0,2(100)]/8 kg = 7,5 m/s2
sisa waktu yang harus ditempuh benda adalah 4,5 s, maka jarak yang ditempuh selama sisa waktu tersebut adalah
d = v0t + ½ at2
d = (60 m/s)(4,5 s) + ½ (7,5 m/s2)(4,5 s)2 = 346 m
maka jarak yang ditempuh benda selama 12 s diukur dari P adalah
= 225 m + 346 m = 571 m
Soal 2
Benda A, B, dan C pada gambar berikut memiliki massa masing masing 10 kg, 15 kg, dan 20 kg. Ketiga benda itu terletak pada bidang datar. Sebuah gaya F sebesar 135 N diberikan pada C. Tentukan percepatan dan tegangan pada tiap kabel penghubung jika: (1) bidang datar licin (2) bidang datar kasar dengan koefisien gesekan kinetis 0,1.
Jawab:
(a) untuk permukaan licin, dengan hukum II Newton kita peroleh percepatan benda A, B dan C masing-masing adalah
a = ∑F/m = (F – T2 + T2 + T1 – T1)/(mA + mB + mC)
a = 135 N/45 kg = 3 m/s2
untuk benda A, hukum II Newton memberikan,
∑FA = mAa
T1 = (10 kg)(3 m/s2) = 30 N
Pada benda B, hukum II Newton memberikan,
∑FB = mBa
T2 – T1 = (15 kg)(3 m/s2)
T2 = 30 N + 45 N = 75 N
(b) untuk permukaan kasar, dengan hukum II Newton kita peroleh percepatan benda A, B dan C masing-masing adalah
a = ∑F/m = (F – T2 + T2 + T1 – T1 – fA – fB - fC)/(mA + mB + mC)
a = ∑F/m = (F – fA – fB - fC)/(mA + mB + mC)
dengan fA = µmAg = 0,1(100 N) = 10 N, fB = µmBg = 0,1(150 N) = 15 N dan fC = µmCg = 0,1(200 N) = 20 N,
a = (135 N – 10 N – 15 N – 20 N)/45 kg = 2 m/s2
untuk benda A, hukum II Newton memberikan,
∑FA = mAa
T1 – fA = (10 kg)(2 m/s2)
T1 = 30 N + 20 N = 50 N
Pada benda B, hukum II Newton memberikan,
∑FB = mBa
T2 – T1 – fB = (15 kg)(2 m/s2)
T2 = 30 N + 50 N + 15 N = 95 N
Soal 3
Sebuah benda bermassa m ditahan diam pada suatu bidang miring, yang memiliki sudut kemiringan alfa, oleh sebuah gaya horizontal F. Koefisien gesekan statis adalah µs. Buktikan bahwa F maksimum yang diperbolehkan sebelum benda mulai bergerak ke atas bidang dapat dinyatakan oleh
Jawab:
Gaya-gaya yang bekerja pada balok ditunjukkan pada gambar di bawah ini,
Benda mulai akan bergerak, artinya ∑F = 0, maka
Pada sumbu x berlaku:
F cosα – mg sinα – fs = 0
F cosα – mg sinα = µsN (*)
Dan pada sumbu y berlaku:
N – F sinα – mg cosα = 0
N = F sinα + mg cosα (**)
Dari (*) dan (**),
F cosα – mg sinα = µs(F sinα + mg cosα)
F(cosα – µssinα) = mg(sinα + µscosα)
Fmaks = mg(sinα + µscosα)/(cosα – µssinα)
Fmaks = mg(1 + µscotα)/(cotα – µs)
Post a Comment for "Soal Hukum Newton dan Pembahasannya 6"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!