Hukum II Newton: Contoh Soal dan Pembahasan 2

Setelah pada bagian I kita membahas aplikasi hukum II Newton yang berhubungan dengan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Saat ini, kita akan fokus membahas aplikasi hukum newton untuk sistem yang melibatkan gaya tegangan tali, gaya normal, dan gaya gesek. Ada dua hal yang harus diperhatikan dalam menerapkan hukum ini. Pertama, gambar semua digaram gaya bebas yang bekerja pada sistem. Jangan lupa, gunakan kemampuan memproyeksikan gaya yang tidak searah dengan koordinat kartesian (sumbu-x dan sumbu-y untuk bidang dua dimensi). Kedua, gunakan hukum II Newton dalam menghitung percepatan awal sistem. Biasanya setelah mendapatkan percepatan, ada kemudahan dalam menentukan besaran-besaran lain yang ingin ditentukan. Sebagai contoh, gaya tengan tali dan ataupun gaya kontak antara dua benda dapat dihitung dengan meninjau sistem tunggal yang terdiri dari satu benda.






Kaji-1: Sebuah balok yang massanya 4 kg didorong dari keadaan diam dengan gaya 100N seperti pada gambar di bawah ini.Hitung percepatan balok jika koefisien gesekan statis dan kinetis peti 0.6 dan 0.4 (sin theta = 3/5).

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Diagram gaya bebas yang bekerja pada benda dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah ini.
Karena yang ditanyakan percepatan benda, ini menunjukkan bahwa gaya gesek yang bekerja adalah kinetik. Oleh karen itu kita hitung gaya Normal pada benda.


Percepatan pada benda adalah


 

Kaji-2: Perhatikanlah gambar di bawah ini. Empat benda dihubungkan dengan tali dan salah satu benda ditarik dengan gaya 50N.


Jika massa benda 1 (1kg), benda 2 (2 kg), benda 3 (3 kg), dan benda 4 (4 kg) serta koefisien gesek kinetik semua benda dengan lantai 0.1. Tentukanlah tegangan tali antara benda 2 dan benda 3!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Percepatan sistem dapat dihitung dengan menggunakan hk II Newton.


 

Tegangan tali antara 2 dan 3 dapat dihitung salah satunya dengan menggabungkan massa 1 dan massa 2. Oleh karena itu tegangan tali ini akan menarik benda dengan massa (1+2) adalah 3 kg. Hukum II Newton untuk sistem ini adalah




Kaji-3: Perhatikanlah gambar di bawah ini.


Benda 1 bermassa 2 kg dan benda 2 bermassa 8 kg berada dilantai kasar dengan koefisien gesekan kinatik 0.1. Tentukanlah gaya kontak antara kedua benda tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Percepatan sistem akibat gaya 40N adalah




Gaya tekan yang diberikan benda satu ke benda dua akan mengarah ke kanan, besar gaya ini adalah


Kaji-4: Perhatikanlah gambar di bawah ini.


Diketahui massa 1 (4kg) dan massa 2 (6kg). Koefisien gesekan statis pada semua permukaan 0.2. Tentukanlah gaya gesek yang bekrja pada benda satu!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Diagaram gaya bebas yang bekerja pada sistem di atas dapat digambarkan sebagai berikut.


Gaya gesek pada benda dua digambarkan dengan garis merah yang berarah kekiri. Gaya gesek pada permukaan atas merupakan aksi-reaksi dengan gaya gesek pada bagian bawah benda satu. Jadi kesimpulannya, gaya gesek pada benda satu berarah kekanan.

Kaji-5: Dua balok beratnya sama 50N dihubungkan dengan tali melalui katrol pada bidang seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien gesekan kedua bidang sama yaitu 0.2.


Tentukanlah percepatan dan tegangan tali pada sistem tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Diagram gaya bebas yang bekerja pada sistem, dapat digambarkan sebagai berikut ini.


Percepatan pada sistem dapat dihitung dengan  menggunakan hukum II Newton 


 

Tegangan tali sistem dapat dihitung dengan meninjau salah satu benda, dalam hal ini adalah benda yang berada pada bidang datar.


Post a comment