GAYA DAN GERAKDisusun oleh :Rinaldi Adiwiguna

Soal No. 1Perhatikan gambar berikut ini, benda bermassa 5 kg ditarik gaya F = 10 N dengan arah 60o terhadap arah horizontal!

Tentukan :a) Penguraian gaya yang bekerja pada bendab) Percepatan gerak bendac) Besar gaya Normal

Pembahasan

a) Penguraian gaya-gaya yang bekerja pada benda. N = gaya normal, W = gaya berat

b) Percepatan gerak bendaDari gaya-gaya dengan arah horizontal :

c) Besar gaya Normal (N)Dari gaya-gaya dengan arah vertikal :

Soal No. 2Benda A 4 kg berada pada lantai licin mula-mula ditahan agar diam. Benda B bermassa 6 kg digantung pada sebuah tali dihubungkan dengan katrol licin pada benda A.

Tentukan :a) Percepatan gerak kedua bendab) Tegangan Tali penghubung kedua benda

Pembahasan

a) Tinjau gaya-gaya dengan arah mendatar pada benda A

Tinjau benda B

b) Tegangan Tali

Soal No. 3Perhatikan sistem berikut, benda A bermassa 5 kg dan benda B bermassa 15 kg !

Jika lantai dan katrol licin tentukan percepatan turunnya benda B!

Pembahasan

Tinjau benda A pada gaya yang searah lintasan gerak

Tinjau benda B lihat gaya-gaya yang searah lintasan gerak

Dari persamaan I dan II

Soal No. 4Sebuah katrol licin digantungi beban dengan kondisi mula-mula kedua benda diam dengan m1 = 4 kg dan m2 = 6 kg!

Tentukan :a) Percepatan gerak benda pertama dan keduab) Tegangan tali pertamac) Jarak yang ditempuh benda kedua dalam waktu 2 sekond) Jarak benda pertama dan kedua setelah 2 sekon(Percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2)

Pembahasan

Percepatan pada benda pertama akan sama dengan percepatan pada benda kedua, demikian juga tegangan tali keduanya sama.a) Mencari percepatanTinjau benda pertama :

Tinjau benda kedua:

Dari persamaan I dan II:

b) Tegangan Tali

c) Jarak tempuh benda kedua setelah 2 sekon

d) Jarak benda pertama dan kedua adalah 8 meter.

Soal No. 5Perhatikan gambar berikut, balok 100 kg diluncurkan dari sebuah bukit!

Anggap lereng bukit rata dan memiliki koefisien gesek 0,125. Percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan sin 53o = 0,8, cos 53o = 0,6. Tentukan nilai dari :a) Gaya normal pada balokb) Gaya gesek antara lereng dan balokc) Percepatan gerak balok

PembahasanGaya-gaya pada balok diperlihatkan gambar berikut:

a) Gaya normal pada balok Fy = 0N W cos = 0N mg cos 53o = 0N (100)(10)(0,6) = 0N = 600 Newton

b) Gaya gesek antara lereng dan balokfges = k Nfges = (0,125)(600) = 75 newton

c) Percepatan gerak balok Fx = maW sin fges = mamg sin 53o fges = ma(100)(10)(0,8) 75 = 100aa = 725/100 = 7,25 m/s2

Soal No. 6Massa A = 4 kg, massa B = 6 kg dihubungkan dengan tali dan ditarik gaya F = 40 N ke kanan dengan sudut 37o terhadap arah horizontal!

Jika koefisien gesekan kinetis kedua massa dengan lantai adalah 0,1 tentukan:a) Percepatan gerak kedua massab) Tegangan tali penghubung antara kedua massa

PembahasanTinjauan massa B :

Nilai gaya normal N : Fy = 0N + F sin 37o = WN + (40)(0,6) = (6)(10)N = 60 24 = 36 N

Besar gaya gesek :fgesB = k NfgesB = (0,1)(36) = 3,6 N

Hukum Newton II: Fx = maF cos 37o fgesB T = ma(40)(0,8) 3,6 T = 6 a28,4 T = 6 a (persamaan 1)

Tinjauan gaya-gaya pada massa A

Fx = maT fgesA = maT k N = maT k mg = maT (0,1)(4)(10) = 4 aT = 4a + 4 Persamaan 2

Gabung 1 dan 2 28,4 T = 6 a28,4 ( 4a + 4) = 6 a24,4 = 10aa = 2,44 m/s2

b) Tegangan tali penghubung antara kedua massaT = 4a + 4 T = 4(2,44) + 4T = 13,76 Newton

Soal No. 7Perhatikan gambar berikut, benda mula-mula dalam kondisi rehat!

Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 25 N ke arah kanan. Jika koefisien gesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :a) Gaya normal b) Gaya gesek antara benda dan lantaic) Percepatan gerak bendad) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekon

PembahasanGaya-gaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:

a) Gaya normal Fy = 0N W = 0N mg = 0N (10)(10) = 0N = 100 N

b) Gaya gesek antara benda dan lantaiCek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:fsmaks = s Nfsmaks = (0,2)(100) = 20 NTernyata gaya yang gesek statis maksimum (20 N) lebih kecil dari gaya yang menarik benda (25 N), Sehingga benda bergerak. Untuk benda yang bergerak gaya geseknya adalah gaya gesek dengan koefisien gesek kinetis :fges = fk = k Nfges = (0,1)(100) = 10 N

c) Percepatan gerak bendaHukum Newton II : Fx = maF fges = ma25 10 = 10aa = 15/10 = 1,5 m/s2

d) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekonS = Vo t + 1/2 at2S = 0 + 1/2(1,5)(22)S = 3 meter