A. Langkah-langkah menyelesaikan soal-soal hukum Newton
- Gambar diagram gaya yang bekerja pada benda tersebut
- Tentukan koordinat titik x dan y
- Tentukan gaya masing-masing pada sumbu x dan sumbu y
B. Gaya Pada bidang Datar
Sumbu y
∑Fy = N – W
N = W
N = m.g
Sumbu x
∑Fx = m.a
F = m.a
N = Gaya Normal, Gaya yang tegak lurus dengan bidang datar
W = Gaya Bertat, Gaya yang selalu mengarah kepusat bumi
Contoh Soal
Mainan anak ditempatkan di atas meja, Jika massa mainan 250 gr. Tentukan gaya normal yang dirasakan mainan tersebut
Penyelesaian:
m = 250 gr = 0,25 kg
g = 10 m/s2
Mainan berada di atas meja (diam) berarti berlaku hukum I Newton maka:
Σ Fy = 0
N − w = 0
N = w
N = m.g
N = (0,25 kg)(10 m/s2)
N = 2,5 N
Jadi, gaya normal yang dirasakan mainan tersebut sebesar 2,5 N
B. Gaya Pada Bidang Miring
Sumbu y
ΣFy = N – W cos α
N = mg cos α
Sumbu x
ΣFx = mg sin α
ma = mg sin α
a = g sin α
Contoh Soal
Sebuah balok bermassa 5 kg. jika g = 10 m/s2 maka tentukan gaya normal yang bekerja pada balok jika diam di atas bidang miring yang membentuk sudut 300 terhadap horisontal.
Jawab
Balok dalam keadaan diam, gaya normal merupakan arah sumbu y berarti berlaku persamaan berikut.
ΣFY = 0
N – w cos α = 0
N – w cos 300 = 0
N – 50 × ½ √3 = 0
N = 25 √3 N
C. Gaya benda yang dihubungkan dengan tali
Gaya pada m1
ΣFx = T
ΣFx = ma . a
T = ma.a
Gaya pada m2
ΣFx = F – T
ΣFx = mb . a
T = ma . a
F – T = mb . a
Benda yang bergerak pada sumbu x
F = (ma + mb) . a
a = F / (ma + mb)
Contoh soal
Dua benda A dan B masing-masing massanya 5 kg dan 10 kg berada di atas bidang datar yang licin dan dihubungkan dengan sebuah tali
a. Jika balok B ditarik oleh gaya F = 30 N, tentukan percepatan benda dan tegangan tali T.
b. Jika balok A ditarik oleh gaya F = 30 N, tentukan percepatan benda dan tegangan tali T.
Jawab
Penyelesaian:
a. Jika balok B ditarik oleh gaya F maka kedua balok akan begerak ke kanan. Percepatan kedua balok dapat dicari dengan rumus:
F = (ma + mb) . a
30 N = (5 kg + 10 kg) . a
30 N = 15 kg . a
a = 30 N/15 kg
a = 2 m/s2
Tegangan tali T dapat dicari dengan menggunakan persamaan:
T = ma . a
T = 5 kg . 2 m/s2
T = 10 N
Atau bisa juga dengan menggunakan persamaan:
F – T = mb . a
30 N – T = 10 kg . 2 m/s2
30 N – T = 20 N
T = 30 N – 20 N
T = 10 N
b. Jika balok A ditarik oleh gaya F maka kedua balok akan begerak ke kiri. Percepatan kedua balok dapat dicari dengan rumus:
F = (ma + mb) . a
30 N = (5 kg + 10 kg) . a
30 N = 15 kg . a
a = 30 N/15 kg
a = 2 m/s2
Tegangan tali T dapat dicari dengan menggunakan persamaan:
T = mb . a
T = 10 kg . 2 m/s2
T = 20 N
Atau bisa juga dengan menggunakan persamaan:
F – T = mA . a
30 N – T = 5 kg . 2 m/s2
30 N – T = 10 N
T = 30 N – 10 N
T = 20 N
D. Gaya benda yang dihubungkan dengan Katrol
Jika gaya searah searah dengan gerak benda akan bertanda positif (+), jika gaya berlawanan dengan arah gerak benda maka bertanda positif (-)
Benda A
ΣFA = mA . a
WA – T = MA . a
Benda B
ΣFB = mA . a
T – WB = MB . a
Percepatan Total
a = g (MA – MB) / (MA + MB)
Tegangan Tali
T = MA (g – a) atau T = mB (g + a)
Contoh
Dua buah balok dihubungkan dengan tali dan digantung pada katrol licin. Katrol dianggap tidak bermassa dan licin. Percepatan gravitasi 10 m/s2 . Bila massa balok A 1 kg dan balok B 4 kg, hitung percepatan yang dialami balok…
Jawab
Leave a Reply