Soal dan Pembahasan Hukum II Newton

Soal dan Pembahasan Hukum II Newton Sagufindo Kinarya

Soal Latihan 1.5

Sebuah kotak bermassa 10 kg ditarik dengan gaya sebesar 20 N. Apabila ada gaya penghambat pada kotak sebesar 5 N. Tentukan jarak yang ditempuh kotak setelah 8 sekon.

Diketahui :
$m = 10 \ kg$
$F = 20 \ N$
$f_{gesek} = 5 \ N$
$t = 8 \ s$

Ditanya :
$s$ = ...?

Jawab :
Menghitung percepatan benda (a)
$$\begin{aligned} a &= \frac{\Sigma F}{m} \\ &= \frac{F - f_{gesek}}{m} \\ &= \frac{20-5}{10} \\ &= \frac{15}{10} \\ &= 1,5 \ m/s^2 \end{aligned}$$

Menghitung jarak yang ditempuh kotak selama 8 sekon
$$\begin{aligned} s &= v_0 \cdot t + \frac{1}{2} \cdot a \cdot t^2 \\ &= 0 + \frac{1}{2} \cdot 1,5 \cdot 8^2 \\ &= \frac{1}{2} \cdot \frac{3}{2} \cdot 8 \cdot 8 \\ &= 48 \ m \end{aligned}$$

Soal Latihan 1.6

Sebuah pesawat bermassa 4000 kg yang mula-mula diam menempuh jarak 500 m sebelum akhirnya lepas landas. Jika saat lepas landas kecepatan pesawat 100 m/s, berapakah gaya rata-rata mesin pesawat tersebut?

Diketahui :
$m = 4000 \ kg$
$v_0 = 0$
$s = 500 \ m$
$v_t = 100 \ m/s$

Ditanya :
$F$ = ...?

Jawab :
Menghitung percepatan benda
$$\begin{aligned} {v_t}^2 &= {v_0}^2 + 2 \cdot a \cdot s \\ 100^2&= 0 + 2 \cdot a \cdot 500 \\ 10000 &= 1000 a \\ a &= \frac{10000}{1000} \\ &= 10 \ m/s^2   \end{aligned}$$

Menghitung gaya rata-rata mesin pesawat (F)
$$\begin{aligned} F &= m \cdot a \\ &= 4000 \cdot 10 \\ &= 4 \times 10^4 \ N \end{aligned}$$

Soal Latihan 1.7

Dua buah benda ditarik menggunakan tali seperti gambar berikut

Jika permukaan meja licin dan massa katrol diabaikan, maka sistem benda akan bergerak dengan percepatan sebesar... $m/s^2$
A. 5
B. 10
C. 16
D. 25
E. 40

Diketahui :
$m_1 = 400 \ gram = 0,4 \ kg$
$m_2 = 200 \ gram = 0,2 \ kg$
$F= 6 \ N$

Ditanya :
$a$ = ...?

Jawab : B
$$\begin{aligned} \Sigma F &= (m_1 + m_2) \cdot a \\ 6 &= (0,4 + 0,2) \cdot a \\ 6 &= 0,6 \cdot a \\ a &= \frac{6}{0,6} \\ &= 10 \ m/s^2 \end{aligned}$$

Soal Latihan 1.8

Dua balok masing-masing bermassa 2 kg dihhubungkan dengan tali dan katrol seperti pada gambar.

Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik dengan gaya mendatar 40 N, percepatan balok adalah ...
A. $5 \ ms^{-2}$
B. $7,5 \ ms^{-2}$
C. $10 \ ms^{-2}$
D. $12,5 \ ms^{-2}$
E. $15 \ ms^{-2}$

Diketahui :
$m_1 = m_2 = 2 \ kg$

$F = 40 \ N$

Ditanya :
$a$ = ...?

Jawab : A. $5 \ ms^{-2}$

Menghitung berat balok A
$$\begin{aligned} w_A &= m_A \cdot g \\ &=2 \cdot 10 \\ &= 20 \ N \\ \end{aligned}$$

Menghitung besar percepatan sitem $a$
$$\begin{aligned} \Sigma F &= \Sigma m \cdot a \\ F - w_A &= (m_A + m_B) \cdot a \\ 40 - 20 &= (2+2) \cdot a \\ 20 &= 4a \\ a &= \frac{20}{4} \\ &= 5 \ m/s^2   \end{aligned}$$

Baca Juga :

Soal Latihan 1.1 s.d 1.4
Soal Latihan 1.5 s.d 1.8
Uji Prestasi Mandiri 1.1
Soal Latihan 1.9 s.d 1.12
Uji Prestasi Mandiri 1.2

PETUNJUK PENGERJAAN SOAL

Soal Latihan 1.5

• Gaya penghambat sama halnya gaya gesek, yang arahnya berlawanan dengan arah gerak kotak tersebut.
• Saat benda yang mula-mula diam, kemudian bergerak, maka gerakannya memiliki percepatan atau percepatannya tidak sama dengan nol.
• Menghitung besar percepatan yang dialami kotak tersebut bisa menggunakan persamaan hukum II Newton, yaitu :  $a = \frac{\Sigma F}{m}$.
• Setelah mendapatkan besar percepatan kotak tersebut, dapat diartikan bahwa kotak tersebut mengalami gerak lurus berubah beraturan.
• Menghitung jarak yang ditempuh kotak selama $t$ sekon, dapat menggunakan persamaan gerak lurus berubah beraturan, yaitu $s = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} \cdot a \cdot t^2$.
• Kotak tersebut dianggap mula-mula dalam posisi diam, sehingga Kecepatan awal atau $v_0$ nya sama dengan nol.

Soal Latihan 1.6

• Pesawat tersebut mula-mula dalam kondisi diam, sehingga kelajuan awalnya atau $v_0$ nya sama dengan nol.
• terdapat perubahan kecepatan yang dialami oleh pesawat, semula diam menjadi bergerak dengan kecepatan 100 m/s. Sehingga pesawat tersebut memiliki percepatan yang konstan atau mengalami gerak lurus berubah beraturan dipercepat.
• Percepatan pada gerak pesawat tersebut dapat dihitung menggunakan persamaan GLBB yaitu ${v_t}^2 = {v_0}^2 + 2 \cdot a \cdot s$.
• Setelah diperoleh besar percepatan gerak pesawat tersebut, barulan bisa menghitung besar gaya rata-rata yang dialami pesawat. Perhitungan ini menggunakan persamaan hukum 2 Newton, yaitu $F = m \cdot a$.

Soal Latihan 1.7

• Pada gambar soal tersebut, terdapat dua buah balok yang memiliki massa berbeda.
• Kedua balok tersebut berada pada bidang yang licin, sehingga tidak ada pengaruh gaya gesek pada sistemnya.
• Kedua balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar F, sehingga keduanya akan bergerak ke kanan.
• Pada sistem tersebut, untuk menghitung besar percepatan benda, maka dapat mengguakan persamaan hukum II Newton, yaitu $F = \Sigma m \cdot a$.
• Karena pada sistem terdapat dua buah balok yang memiliki massa, maka massa yang digunakan dalam perhitungan adalah jumlah kedua massa trsebut.
• Massa memiliki satuan SI kilogram, sehingga massa yang ada di soal harus diubah dulu dalam satuan kilogram, dengan cara membaginya dengan 1000.

Soal Latihan 1.8

• Bidang permukaan dan katrol licin, menunjukkan bahwa tidak ada gaya gesek yang bekerja pada sistem.
• Pada sistem tersebut ditarik gaya mendatar ke kiri, sehingga benda bergerak ke kiri.
• Gaya yang searah arah gerak bertanda positif, sehingg besar $F$ bernilai positif, sedangkan besar $w_A$ bernilai negatif, karena $w_A$ memiliki arah yang berlawanan dengan arah gerak benda.
• Pada soal, yang ditanyakan adalah besar percepatan, sehingga dapat digunakan persamaan dari hukum kedua Newton, yaitu $\Sigma F = \Sigma m \cdot a$.
• Karena pada sitem ada lebih dari satu benda yang memiliki massa, sehigga massa yang digunakan adalah massa dari keduanya atau dijumlahkan.