Soal Hukum Newton dan Pembahasan 1

 Soal 1

Sebuah partikel yang bermassa 2 kg bergerak lurus menyusuri sumbu x dengan besar kecepatan mula-mula 3 m/s kuadrat searah sumbu x positif. Bila gaya 6 N searah sumbu x negatif bekerja pada partikel itu selama 3 sekon. Tentukan kecepatan akhirnya!

Jawab:
Diketahui: massa partikel m = 2 kg, kecepatan awal partikel v₀ = 3 m/s, gaya yang bekerja pada partike F = –6 N (berlawanan dengan gerak mula mula), waktu yang dibutuhkan t = 3 s.
Pertama kita mencari percepatan yang dialami partikel dengan menggunakan hukum II Newton
∑F = ma
–6 = 2a
a = –3 m.s^-2
kecepatan ketika partikel bergerak selama 3 sekon adalah
v = v₀ + at
   = 3 + (–3)(3)
v = –6 m.s^-1
saat t = 3 s, partikel bergerak ke arah sumbu x negatif dengan kecepatan 6 m.s^-1.

Soal 2
Sebuah pesawat terbang dengan massa 20 x 10³ kg mendarat pada landasan dengan kecepatan horizontal 90 m.s^-1 . Jika pesawat berhenti setelah menempuh jarak 100 m, hitung gaya pengereman yang bekerja pada pesawat itu.

Jawab:
Diketahui: massa pesawat m = 20000 kg, kecepatan awal v₀ = 90 m/s, kecepatan akhir v = 0 (berhenti), dan jarak yang ditempuh besawat s = 100 m.
Kita lebih dulu mencari nilai percepatan yang dialami pesawat, dengan menggunakan
v² = v₀² - 2as
0 = 90² - 2 x a x 100
200a = 8100
a = 40,5 m.s^-2
maka gaya pengereman yang dialami pesawat adalah
∑F = ma
     = 20000 x 40,5
∑F = 810000 N = 810 kN

Soal 3
Menurut suatu model sederhana jantung mamalia, pada setiap detak jantung, kira-kira 20 g darah dipercepat dari 0,25 m/s menjadi 0,35 m/s dalam waktu 0,10 s. Hitung besar gaya yang dikerjakan otot mamalia.

Jawab:
Diketahui: massa darah yang mengalir m = 20 g = 0,02 kg, kecepatan awal v₀= 0,25 m.s^-1, kecepatan akhir v = 0,35 m.s^-1 dan waktu tempuh t = 0,1 s, maka percepatan yang dialami darah adalah
v = v₀ + at
0,35 = 0,25 + a x 0,1
a = 1,0 m.s^-2
maka gaya yang dikerjakan otot mamalia adalah
∑F = ma
     = 0,02 x 1,0
∑F = 0,02 N = 20 mN