Contoh Soal Serta Pembahasan Hukum 2 Newton Pada Bidang Miring Kasar Dengan Gaya Luar
Minggu, 15 Juni 2014
Tambah Komentar
Contoh Soal serta Pembahasan Hukum 2 Newton pada Bidang Miring Kasar dengan Gaya Luar – Fisika klasik sangat erat kaitannya dengan Hukum Newton. Hukum Newton pada fisika klasik digunakan buat mencari solusi persamaan gerak dari suatu benda, persamaan gerak yang diperoleh berupa percepatan benda. Sebelumnya saya telah membahas aplikasi Hukum Newton pada bidang miring kasar tanpa gaya luar. Di sini kita bakal mempelajari bagaimana cara mencari persamaan gerak berupa percepatan dari suatu benda yang bergerak pada bidang miring serta di tarik oleh gaya F.
Hukum 2 Newton
Hukum 2 Newton Menyatakan kalau perubahan momentum (p) suatu benda persatuan waktu (t) sebanding dengan besarnya gaya yang bekerja pada benda tersebut. saat massa benda konstan, maka besarnya percepatan yang dialami oleh sebuah benda sebanding dengan besarnya gaya yang bekerja pada benda tersebut serta berbanding terbalik dengan massa.
Gaya-gaya yang bekerja pada bidang miring kasar dengan gaya luar :
Gaya tarik atau dorong (F) : Merupakan gaya luar yang diberikan pada sistem benda.
Gaya Berat (W) : adalah gaya akibat gaya tarik gravitasi pada benda bermassa. besarnya gaya berat yaitu sebanding dengan besarnya massa x percepatan gravitasi di tempat tersebut.
W = m.g
Keterangan :
W yaitu gaya berat (N)
m yaitu massa benda (Kg)
g yaitu percepatan gravitasi (m/s^2)
Gaya Normal (N) : adalah gaya yang timbul akibat interaksi benda dengan bidang sentuh. arah gaya ini selalu tegak lurus dengan bidang sentuh.
Gaya Gesek (f) : Gaya yang timbul saat permukaan bidang sentuk kasar. gaya gesek ada dua, yaitu gaya gesek statik (fs) saat benda enggak bergerak serta gaya gesek kinetik (fk) saat benda bergerak.
fs = μs N
fk = μk N
Ketarangan :
fs yaitu gaya gesek statis (Newton)
fk yaitu gaya gesek kinetik (Newton)
μs yaitu koefisien gesek statis
μk adalah koefisien gesek kinetik
N yaitu gaya normal (Newton)
Contoh 1 - Soal serta Pembahasan Hukum 2 Newton Pada Bidang Miring
Sebuah benda bermassa 10 Kg ditarik ke atas dengan gaya sebesar 100 N pada sebuah bidang miring kasar. kalau sudut bidang miring tersebut 30 drajat serta koefisien gesek kinetik benda dengan bidang miring yaitu 0,3. Tentukan percepatan benda tersebut?
Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem benda tersebut
Karena kita menggunakan sistem koordinat mengikut arah bidang miring. Maka gaya berat yang bekerja pada benda perlu kita proyeksikan ke dalam sistem koordinat x serta y yang digunakan pada gambar di atas. Dengan menggunakan trigonometri maka bakal diperoleh hasil proyeksi gaya berat (W = mg) ke arah sumbu x serta sumbu y.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta yang ditanyakan
Diketahui:
m = 10 Kg
F = 100 N
θ = 30 Drajat
µk = 0,3
g = 10 m/s^2
Ditanya : Tentukan percepatan benda tersebut?
Langkah 3 : Gunakan Rumus Hukum 2 Newton Untuk menyelesaikan kasus di atas serta amati gaya yang bekerja pada masing-masing komponen sumbu x serta sumbu y
#Amati gaya pada sumbu y
Berdasarkan sistem koordinat yang kita gunakan. Pada sumbu y, gaya yang bekerja pada arah sumbu +y yaitu gaya Normal maka vektor gaya normal +N. Gaya yang bekerja pada arah sumbu -y yaitu hasil proyeksi gaya berat maka (Wy) maka vektor gaya berat ini yaitu -Wy. Kemudian benda enggak mengalami perpindahan arah sumbu y maka percepatan arah sumbu y yaitu sama dengan nol (ay = 0). Sehingga diperoleh
#Amati gaya pada sumbu x
Jadi, percepatan benda menaiki bidang miring saat ditarik oleh gaya 100 N yaitu 2,4 m/s^2
Artikel Terkait
Contoh 2 - Soal serta Pembahasan Hukum 2 Newton Pada Bidang Miring
Dua buah benda bermassa M1 = 10 Kg serta M2 = 5 Kg dihubungkan oleh sebuah tali pada bidang miring kasar. Diketahui kalau sudut bidang miring yaitu 30 derajat serta koefisien gesek kinetik benda dengan bidang miring yaitu 0,2 serta benda cuma bergerak secara translasi. kalau kedua benda tersebut ditarik dengan gaya sebesar 150 N (seperti pada gambar di bawah ini), Tentukan besar percepatan kedua benda serta besar tegangan tali?
Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan gaya-gaya yang bekerja serta sistem koordinat yang digunakan
Gaya-gaya yang bekerja pada kedua benda adalah, gaya berat (W), gaya normal (N), gaya tarik (F), gaya gesek (fk) serta gaya tegangan tali (T). Perhatikan arah gaya tegangan tali. Ketika dilihat dari benda 1 maka arah gaya tegangan tali ke kanan sumbu x, hal ini dikarenakan benda 1 seakan-akan ditarik oleh benda 2 lewat seutas tali. Sedangkan, jika dilihat dari benda 2 maka arah gaya tegangan tali yaitu ke arah kiri sumbu x, hal ini dikarenakan benda 2 tertarik oleh benda 1 lewat seutas tali.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang di ketahu serta ditanyakan
Diketahui:
M1 = 10 Kg
M2 = 5 Kg
θ = 30 derajat
µk = 0,2
F = 150 N
Ditanya : Tentukan besar percepatan kedua benda serta besar tegangan tali?
Langkah 3 : Untuk mempermudah Amati benda 1 persatu serta bagi gaya per komponen sumbu x serta y.
#Amati benda 1
Yang paling penting yaitu tetap konsisten dengan sistem koordinat yang kita gunakan. Di sini kami mendefinisikan koordinat ke arah kiri +x mengikuti arah gerak benda serta ke kanan -x berlawanan dengan arah gerak. Jadi gaya yang mengarah ke sumbu +x yaitu +F serta yang mengarah pada sumbu -x yaitu -T, -Wx serta -fx. Pada sumbu y, gaya yang bekerja pda sumbu +y yaitu gaya normal (+N) serta yang bekerja pada sumbu -y yaitu hasil proyeksi gaya berat (-Wy). Karena hukum newton menjelaskan jumlah gaya yang bekerja pada benda, maka kita jumlahkan semua gaya yang bekerja pada benda 1 per komponen.
#Komponen Sumbu Y
#Komponen Sumbu X
#Amati benda 2
Gaya yang menyebabkan benda 2 ikut bergerak yaitu gaya tegangan tali (T). Besar tegangan tali pada seutas tali yang sama yaitu sama. Benda 2 juga enggak mengalami perpindahan arah sumbu y, maka percepatan arah sumbu y yaitu nol (ay = 0). sedangkan arah sumbu x sebab benda 1 serta 2 bergerak bersamaan maka percepatan kedua benda sama, yaitu a. Dengan cara yang sama, kita lakukan penjumlahan gaya secara vektor pada masing-masing komponen x serta y.
#Komponen Sumbu Y
#Komponen Sumbu X
Selanjutnya kita jumlahkan persamaan 1 serta 2 buat mengeliminasi T pada kedua persamaan
Maka kita bakal per oleh persamaan percepatan buat dua benda yang dihubungkan oleh sebuah tali serta ditarik oleh gaya F menaiki bidang miring
#Mencari Besar Tegangan Tali
Untuk mencari besar tegangan tali kita dapat menggunakan persamaan (1) atau (2). Di sini saya menggunakan persamaan (2) buat mencari besar tegangan pada tali
Jadi, besar percepatan sistem dua benda pada bidang miring tersebut serta gaya tegangan tali pada kedua benda yaitu 3,27 m/s^2 serta 50 N.
Contoh 3 - Soal serta Pembahasan Hukum 2 Newton Pada Bidang Miring
Rani menarik sebuah kotak bermassa 40 kg dengan gaya 300 N pada sebuah bidang miring dengan sudut kemiringan 30 derajat. Diketahui kalau permukaan bidang miring kasar serta koefisien gesek kinetik kotak dengan lantai yaitu 0,1. kalau gaya yang diberikan Rani kepada kotak tersebut sejajar dengan bidang miring, Tentukan percepatan serta usaha Rani buat memindahkan kotak tersebut sejauh 4 m?
Jawab :
Langkah 1 : Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem benda tersebut
Karena kita menggunakan sistem koordinat mengikut arah bidang miring. Maka terlebih dahulu kita memproyeksikan gaya berat ke komponen sumbu x serta y seperti pada gambar di atas, sehingga kita per oleh komponen gaya berat (W) pada sumbu x yaitu (Wx) serta pada sumbu y yaitu (Wy). Dengan menggunakan trigonometri maka bakal diperoleh hasil proyeksi gaya berat (W = mg) ke arah sumbu x serta sumbu y.
Langkah 2 : Tuliskan apa saja yang dikenal serta yang ditanyakan
Diketahui:
m = 40 Kg
F = 300 N
θ = 30 Drajat
µk = 0,1
g = 10 m/s^2
Ditanya : Tentukan percepatan serta usaha Rani buat memindahkan kotak tersebut sejauh 4 m?
Langkah 3 : Gunakan Rumus Hukum 2 Newton Untuk menentukan percepatan benda serta amati gaya yang bekerja pada masing-masing komponen sumbu x serta sumbu y
#Amati gaya pada sumbu y
Berdasarkan sistem koordinat yang kita gunakan. Pada sumbu y, gaya yang bekerja pada arah sumbu +y yaitu gaya Normal maka vektor gaya normal +N. Gaya yang bekerja pada arah sumbu -y yaitu hasil proyeksi gaya berat maka (Wy) maka vektor gaya berat ini yaitu -Wy. Kemudian benda enggak mengalami perpindahan arah sumbu y maka percepatan arah sumbu y yaitu sama dengan nol (ay = 0). Sehingga diperoleh
#Amati gaya pada sumbu x
Jadi, percepatan kotak bermassa 40 kg menaiki bidang miring saat ditarik oleh gaya 300 N yaitu 1,63 m/s^2
#Usaha yang dilakukan Rani
Jadi, usaha Rani buat memindahkan kotak tersebut sejauh 4 m adalah
Untuk soal selanjutnya Klik Next
Trima Kasih telah berkunjung serta selamat belajar.
Belum ada Komentar untuk "Contoh Soal Serta Pembahasan Hukum 2 Newton Pada Bidang Miring Kasar Dengan Gaya Luar"
Posting Komentar