Contoh Soal Gaya Newton, Jawaban serta Pembahasan

Hai teman-teman, berikut ini akan disajikan Contoh Soal Gaya Newton, Jawaban serta Pembahasan. Mudah-mudahan saja Contoh Soal Gaya Newton, Jawaban serta Pembahasan ini bermanfaat banyak untuk kita semua.

Soal No. 1) Sebuah bidang miring kasar membentuk sudut α = 600 terhadap sumbu vertikal. Suatu benda diletakkan di atas bidang miring tersebut dan benda tersebut diam. Berapakah nilai koefisien gesekan statis antara benda dengan bidang miring yang menyebabkan benda tersebut tertahan?

Jawaban:
Besarnya sudut yang dibentuk bidang miring terhadap tanah:

fis4

Pada sumbu y, berlaku:

fis5

Pada sumbu x, berlaku:

fis6

Soal No. 2) Sebuah benda bermassa 40 kg ditarik melalui katrol sehingga memiliki posisi seperti yang diperlihatkan pada gambar (a) di bawah ini. Jika sistem itu diam, maka berapakah gaya F?

Jawaban:
Benda yang bermassa akan memiliki berat.
w = mg
w = 40 kg × 10 m/s2
w = 400 N

pada sistem itu bekerja tiga gaya yaitu w, F, dan T yang tidak segaris, sehingga menentukan resultannya dapat digunakan sumbu koordinat XY (metode analisis) seperti pada gambar (b) di atas. Sistem diam berarti berlaku Hukum 1 Newton sebagai berikut.

■ Pada sumbu-Y
ΣFy = 0
T sin 53o – w = 0
T(0,8) – 400 = 0
0,8T = 400
T = 400/0,8
T = 500 N

■ Pada sumbu-X
ΣFx = 0
F – T cos 53o = 0
F – (500)(0,6) = 0
F – 300 = 0
F = 300 N

Jadi, gaya F yang bekerja pada sistem tersebut adalah 300 Newton.

Soal No. 3) Pada gambar di bawah, jika percepatan gravitasi fis8 dan katrol memiliki gaya gesek terabaikan, maka untuk mengangkat beban bermassa 25 kg ke atas dengan kecepatan tetap diperluan gaya sebesar….

fis9

Jawaban:
Besar gaya adalah

fis10

Soal No. 4) Benda bermassa 10 kg diikat tali dan dibentuk sistem seperti pada gambar (a) berikut ini. Jika sistem itu diam dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2maka tentukan tegangan tali T1 dan T2!

Jawaban:
Berat benda adalah sebagai berikut.
w = mg
w = 10 kg × 10 m/s2
w = 100 N

Dengan menggunakan metode analisis sama seperti pada contoh soal sebelumnya di mana diagram gaya ditunjukkan pada gambar (b), maka resultan gaya yang bekerja pada sistem ini adalah sebagai berikut.

■ Pada sumbu-Y
ΣFy = 0
T1 sin 60o + T2 sin 30o – w = 0
T1 (1/2√3) + T2 sin (1/2) – 100 = 0
1/2√3 T1 + 1/2 T2 = 100
(Kedua ruas dikali 2)
√3 T1 + T2 = 200
T2 = 200 – √3 T1 ……….. pers. (a)

■ Pada sumbu-X
T2 cos 30o – T1 cos 60o = 0
T2 (1/2√3) – T1 (1/2) = 0
1/2√3 T2 – 1/2T1 = 0 ……….. pers. (b)
{subtitusikan persamaan (a) ke persamaan (b)}
1/2√3(200 – √3 T1) – 1/2T1 = 0
100√3 – 32T1 – 1/2T1 = 0
3/2T1 + 1/2T1 = 100√3
4/2T1 = 100√3
2T1 = 100√3
T1 = 50√3 N

Untuk memperoleh nilai T2, kita subtitusikan nilai T1 = 50√3 ke persamaan (a) sehingga kita peroleh nilai sebagai berikut.
T2 = 200 – √3 T1
T2 = 200 – √3(50√3)
T2 = 200 – 150
T2 = 50 N

Dengan demikian, nilai T1 dan T2 berturut-turut adalah 50√3 N dan 50 N.

Soal No. 5) Sebuah satelit yang bermassa 3000 kg  dilepaskan dari muatan pesawat ulang-alik dengan bantuan pegas. Jika satelit dilontarkan dengan kecepatan 0,8 m/s dengan pegas dalam selang waktu 0,5 s, maka gaya rata-rata yang diberikan pegas pada satelit tersebut adalah….

Jawaban:

Soal ini dapat diselesaikan dengan menggunakan konsep momentum-impuls. Di mana besarnya impuls setara dengan perubahan momentum.

Sehingga :

fis2-1

Soal No. 6) Sebuah balok bermassa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam maka berapakah tegangan talinya?

Jawaban:
Gaya-gaya yang bekerja pada balok seperti gambar di bawah ini, karena balok diam, maka berlaku hukum I Newton yaitu sebagai berikut.

ΣF = 0
T – w = 0
T – 50 = 0
T = 50 N
Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut adalah 50 Newton.