TOPIK: HUKUM GERAK NEWTON. Sebuah bola karet dijatuhkan ke atas lantai. Gaya apakah yang menyebabkan bola itu memantul?

Transkripsi

1 SOAL-SOAL KONSEP TOPIK: HUKUM GERAK NEWTON Sebuah bla karet dijatuhkan ke ata lantai. Gaya apakah yang menyebabkan bla itu memantul? Mlekul-mlekul pada lantai melawan/menlak bla aat menumbuk lantai dan mendrng balik bla ke ata. Gaya yang bekerja ebenarnya diebabkan leh gayagaya antara mlekul-mlekul yang mengijinkan bla tetap utuh dan mencegah bla untuk menembu lantai. Sebagai catatan, untuk bla yang dapat menembu kaca jendela, bahkan ampai memecahkannya, gaya-gaya mlekulernya tidak cukup kuat. Serang atlet angkat bei (weightlifter) berdiri di ata ebuah timbangan berat badan. Ia mengangkat barbel ke ata dan ke bawah. Apa yang terjadi terhadap pembacaan kala timbangan ketika ia melakukan gerakan itu? Apa yang terjadi jika ia cukup kuat untuk membuang barbel itu ke ata? Bagaimanakah pembacaan kala timbangan itu berubah karena gerakannya itu? Ketika barbell itu dapat diangkat, erang lifter mengerjakan gaya ke ata ke pada barbell terebut, dan kala timbangan menunjukkan gaya yang lebih bear yang dikerjakan lantai pada lifter dan barbell ecara beramaan. Ketika beban telah berada di ata kepala lifter (dikatakan berada di pii puncak), kala menunjukkan nilai yang lebih kecil dari nilai rata-rata. Jika beban terebut dapat bergerak ke ata, pengangkat bei dapat dengan leluaa melempar beban, ehingga jawaban kit a dapat juga diterapkan pada kau ini. 3 Tunjukkanlah paangan aki-reaki pada ituai-ituai berikut: Seerang yang edang berjalan; ebuah bla baket yang mengenai punggung erang pemain; penjaga gawang yang menangkap bla; angin yang menghantam jendela. Ketika eerang melangkah, gaya aki adalah gaya yang dikerjakan leh kakinya pada tanah/bumi; reaki adalah gaya yang dikerjakan tanah/bumi pada telapak kakinya. Pada kau kedua, aki adalah gaya yang dikerjakan bla baket pada punggung pemain; reaki adalah gaya yang dikerjakan leh punggung pemain itu terhadap bla baket. Ketiga, aki adalah gaya yang dikerjakan leh telapak tangan penjaga gawang pada bla; reaki adalah gaya yang dikerjakan bla pada telapak tangan. Keempat, aki adalah gaya yang dikerjakan pada jendela leh mlekulmlekul udara; reaki adalah gaya yang dikerjakan pada mlekul udara leh jendela. Kita dapat juga membalik aki dan reaki pada etiap kau terebut. 4 Dapatkah ebuah benda mengerjakan uatu gaya terhadap dirinya endiri? Jelakanlah jawabanmu!

2 Sebuah benda tidak dapat mengerjakan ebuah gaya pada dirinya endiri. Jika dapat, maka benda-benda akan dapat mempercepat dirinya endiri, tanpa berhubungan dengan lingkungan di luar benda itu. Mialnya, Anda tidak dapat mengangkat diri endiri hanya dengan menyentakkan kaki. SOAL HITUNGAN 5 Dua buah gaya F dan F bekerja pada benda bermaa 5,00 kg. Jika F = 0,0 N dan F = 5,0 N, tentukanlah percepatan pada (a) dan (b) dalam gambar di bawah ini! (a) ( 0,0ˆ 5,0ˆ F = F + F = i + j) N F ma:0,0ˆi 5,0ˆ = + j= 5,00a 4,00ˆ 3,00ˆ a = i+ j m/ ( b ) F x atau a = m/ pada θ = 5, 00 36,9 = 5, 0c 60 = 7,50N F y = 5,0in 60 = 3,0N F = + F = F + F = 7,5 + 3, 0 = ma = 5, 00a ( 7,50ˆi 3, 0ˆj) N ( ˆi ˆj) N ( ˆ ˆ ) a = 5,50i +, 60j m/ = 6, 08m/ pada 5,3. 6 Dua benda dihubungkan dengan ebuah tali yang dilewatkan pada ebuah katrl licin, eperti pada gambar berikut. Gambarkanlah diagram benda beba untuk dua benda itu! Jika bidang miring dianggap licin (tidak ada geekan pada permukaannya) dan jika m =,00 kg, m = 6,00 kg, dan θ = 55,0, tentukanlah (a) percepatan bendabenda itu, (b) gaya tegangan tali dan (c) kelajuan etiap benda aat,00 detik etelah dilepakan dari keadaan diam.

3 m =,00 kg, m = 6,00 kg, θ = 55,0 ( a) dan F = m ginθ T = m a x T m g = ma a mginθ mg m + m = = 3,57 m/ ( b) T = m ( a+ g) = 6,7 N v v at c Karena = 0, = = 3,57m/,00 = 7,4 m/. i f 7 Sebuah benda bermaa m yang berada di ata ebuah meja mendatar dihubungkan ke benda lain bermaa m melalui katrl P dan P yang maanya dapat diabaikan (lihat gambar).

4 (a) Jika a dan a adalah percepatan benda m dan m, apa hubungan di antara percepatan-percepatan itu? Nyatakanlah (b) gaya tegang tali dan (c) percepatan a dan a dalam maa m dan m, dan g. a Katrl Pmempunyai percepatan a. Karena m bergerak kali jarak yang P tempuh dalam elang waktu yang ama, m mempunyai percepatan kali percepatan P, yaitu a = a. ( b) Dari gambar, dan dengan memakai F = ma: mg T = ma () T = ma = ma T T = 0 ( 3) Peramaan ( ) menjadi mg T= ma m mm T = dan a = a = m 4m m + m +. Peramaan ini digabungkan dengan peramaan menghailkan T m m + = m g m g.

5 8 Serang anak, ebut aja namanya Pat, hendak menjangkau buah apel tanpa perlu memanjat phn apel itu. Dengan duduk di ebuah kuri yang dihubungkan dengan tali melalui ebuah katrl licin (lihat gambar), Pat menarik ujung tali yang beba dengan ebuah gaya ehingga kala pega menunjukkan 50 N. Berat Pat adalah 30 N, dan berat kuri adalah 60 N. (a) Gambarkanlah diagram benda beba untuk Pat dan kuri yang dianggap ebagai item-item yang terpiah, dan diagram benda beba lain di mana Pat dan kuri dianggap ebagai atu item. (b) Tunjukkanlah bahwa percepatan dari ytem itu berarah ke ata dan tentukanlah bearnya. (c) Carilah bear gaya yang dikerjakan leh Pat terhadap kuri! a Lihat gambar di ata b Pertama pertimbangkan Pat dan kuri ebagai atu item. Ingat bahwa dua tali yang menykng item, dan T = 50N pada etiap tali. Dengan menerapkan F = ma 480 T 480 = ma, di mana m= = 49,0kg. 9, diperleh a = = 0, 408 m/. 49,0 ( c) F = ma pada Pat: 30 F = n+ T 30 = ma, di mana m= = 3, 7kg 9,80 n= ma+ 30 T = 3, 7(0, 408) = 83,3 N.

6 9 Salah atu balk bermaa 5,00 kg ditumpuk di ata ebuah balk lain bermaa 5,0 kg, dan kedua nalk berada di ata permukaan ebuah meja hrizntal. Kefiien geekan antara permukaan kedua balk itu adalah µ = 0,300 dan µ k = 0,00. Kefiien geekan antara permukaan balk yang lebih rendah dan permukaan meja yang kaar adalah µ = 0,500 dan µ k = 0,400. Ada ebuah gaya hrintal yang kntan pada balk yang lebih rendah, cukup bear untuk membuat balk terebut mulai bergeer dari antara balk di atanya dan permukaan meja. (a) Gambarkanlah diagram benda beba untuk maing-maing balk, tandai etiap gaya yang bekerja! (b) Tentukanlah bear etiap gaya pada maing-maing balk eaat etelah gaya hrintal itu dikerjakan (balk belum bergerak). Secara khuu, berapa bear gaya yang haru diberikan agar balk-balk itu bergerak? (c) Tentukanlah percepatan yang terukur pada etiap balk itu! a, b P= f + f = 4,7 N+ 98,0 N= 3 N c Sekali gerakan dimulai, geekan kinetik bekerja.,7 N 0,00 49,0 N 0, N = (5,0 kg) a a =, 96 m/ ( N) = ( kg) 0,00 49,0 5,00 a a = 0,980 m/

7 0 Seperangkat alat berikut, ering dinamakan penguji Jame, digunakan untuk menguji kefiien geekan tatik. Paangan permukaan yang hendak diuji /diukur nilai kefiiennya diberi label B dan C eperti pada gambar. Sampel (permukaan) C diletakkan pada kuda-kuda/kaki D pada ujung yang lebih rendah pada ebuah lengan E, yang dapat berputar, dan membentuk udut θ terhadap gari vertical. Ujung lain yang lebih tinggi dari lengan yang dapat berputar itu dihubungkan ke batang vertikal G melalui uatu engel pada F. Batang G itu dapat bergeer (naik turun) ecara beba pada pengapit H yang terpaang permanent pada kerangka utama alat itu dan menyangga beban I bermaa 36,4 kg. Pin engel pada F itu juga merupakan umbu putar dari ebuah rda yang dapat berputar ecara verikal pada bingkai alat terebut. Semua bagian yang dapat bergerak mempunyai maa yang dapat diabaikan bila dibandingkan terhadap maa beban I. Sumbu putar pada lengan dianggap licin. Permukaan uji B diletakkan pada platfrm A. Platfrm itu dapat digerakkan perlahan-lahan ke ebelah kiri gambar hingga ampel permukaan C mendadak lip terhadap permukaan B. Pada uatu titik kriti di mana gerakan menggeer itu tepat akan dilakukan, udut putaran pada lengan dapat egera terbaca, diebut ebagai θ. (a) Buatlah diagram benda beba dari pin engel pada F. Tiga buah gaya yang bekerja pada F eimbang. Tiga gaya itu adalah gaya gravitai pada beban/muatan I, gaya nrmal hrizntal yang dikerjakan leh bingkai alat, dan ebuah gaya kmprei yang mengarah ke ata epanjang lengan E. (b) Gambarlah diagram benda beba pada kaki D dan ampel C, yang dianggap ebagai atu item. (c) Tentukanlah gaya nrmal yang dikerjakan leh permukaan uji B pada ampel untuk embarang nilai θ. (d) Tunjukkanlah bahwa µ = tanθ. (e) Prtractr (alat pengukur udut) pada penguji dapat mengukur ampai nilai makimum 50,. Berapakah nilai kefiien terbear yang dapat diukur?

8 a Lihat gambar di ata. b Lihat juga gambar di ata. c Pada engel, ( d) F = ma ; Ccθ 357 N = 0 y y Pada tumpuan/kaki D, 357 N C =. cθ F = ma : + n Ccθ = 0 y y B F = ma : + f Cinθ = 0 n x x B = 357 N. µ n = Cinθ B C inθ µ = = n e Kefiien makimum adalah µ = tanθ = tan 50, =,0. B ( N θ ) 357 / c inθ 357 N = tan θ.

9 Sebuah balk bermaa m=,00 kg dilepakan dari keadaan diam, dari uatu ketinggian h= 0,500 meterdi ata permukaan ebuah meja, pada puncak uatu udut inklinai θ = 30,0, eperti ditunjukkan pada gambar. Bidang miring yang licin itu dipaang pada ebuah meja yang tingginya H =,00 meter. (a) Tentukanlah percepatan balk ketika meluncur pada bidang miring itu. (b) Berapakah kecepatan balk itu ketika meninggalkan bidang miring? (c) Seberapa jauh jarak dari meja balk itu akan menumbuk lantai? (d) Berapa banyak waktu terlewatkan ketika balk itu dilepakan dan ketika balk itu menumbuk lantai? (e) Apakah maa balk itu mempengaruhi perhitunganperhitungan di ata? a a = ginθ = 9,80m/ in 30,0 a = 4,90 m/ b Balk menempuh jarak xpada permukaan bidang miring, 0 0,500 m dengan in 30,0 = x x= m: v = v + a x x = + m/ m v f, 00 f i f i 0 4,90, 00 ( m) x f,00 = 3,3 m/ etelah waktu t = = 0,639. v 3, 3 m/ = c Balk jatuh beba yf yi = vyit+ ayt :, 00 = ( 3,3 m/) in 30, 0 t ( 9,80 m/ ) t,56 m/ ±,56 m/ 4 4,90m/, 00m t = 9,80 m/ Hanya atu akar aja yang punya arti fii: t = 0,499 0 f

10 xf = vxt = 3,3m/ c 30, 0 0, 499 =,35m d Waktu ttal = t + t = 0, , 499 =,4. e Maa balk tidak memberikan pengaruh pada hail yang diperleh. SELAMAT BELAJAR. SEMOGA SUKSES!!!!