1.
Jika suatu benda diberi gaya 20 N, benda tersebut memiliki percepatan
4 m/s2. Berapakah percepatan yang dialami benda tersebut
jika diberi gaya 25 N?
Penyelesaian:
Pada
kasus ini, massa benda (m) adalah tetap. Ketika diberi gaya F1 =
20 N, benda mengalami percepatan a1 = 4 m/s2,
sehingga massa benda:
Pada
saat diberi gaya F2 sebesar 25 N, maka percepatan yang
dialami benda menjadi:
2.
Sebuah gaya F dikerjakan pada sebuah benda bermassa m, menghasilkan
percepatan 10 m/s2 . Jika gaya tersebut dikerjakan pada
benda kedua dengan massa m 2 , percepatan yang dihasilkan
15 m/s2 .
Tentukan:
a.
perbandingan m 1 dan m 2 ,
b.
percepatan yang dihasilkan gaya F 1 , apabila m 1 dan
m 2 digabung!
Penyelesaian:
a.
Gaya F pada benda I dengan massa m 1 , menghasilkan
percepatan
a 1
= 10 m/s 2 , maka akan diperoleh:
Gaya
F pada benda II dengan massa m 2 , menghasilkan percepatan
a 2 = 15 m/s 2 , maka:
b.
Apabila massa digabung, maka:
Percepatan
yang dihasilkan adalah:
3.
Sebuah mobil bermassa 0,5 ton melaju dengan kecepatan 72 km/jam di
atas jalan datar. Berapa gaya hambat yang dapat menghentikan mobil
setelah menempuh jarak 1.000 m?
v0
= 72 km/jam = 20 m/s
vt
= 0
s =
jarak PQ = 1.000 m
Sehingga,
percepatan a diperoleh:
vt2
= v 0 2 + 2.a.s
0 =
(20 m/s) 2 + 2.a (1.000 m)
a =
- 0,2 m/s2 (tanda (-) menunjukkan perlambatan)
Massa
Mobil m = 0,5 ton = 400 kg, sehingga gaya hambat:
F =
m . a = 500kg x 0,2 m/s2 = 100 N
4.
Sebuah benda dengan massa 300 kg berada pada suatu bidang miring,
seperti yang terlihat pada gambar berikut ini.
Jika
gaya gesek diabaikan, tentukan besar gaya yang menyebabkan benda
bergerak ke bawah!
Penyelesaian:
Berdasarkan
teorema Pythagoras:
(BC)
2 = (AC) 2 + (AB) 2 = (3 m) 2 +
(4 m) 2
(BC)
2 = 25 m 2 = 5 m
Benda
bergerak ke bawah karena adanya gaya berat m.g pada bidang miring BC,
yaitu
w sin θ , yang
dinyatakan:
w
sin θ = m.g. sin θ
= (300 kg)(9,8 m/s 2 )(0,6) = 1.764 N
5.
Dua benda A dan B dengan massa masing-masing 5 kg dan 3 kg
dihubungkan dengan sebuah katrol tanpa gesekan. Gaya P diberikan pada
katrol dengan arah ke atas. Jika mula-mula kedua balok diam di atas
lantai, berapakah percepatan balok A, apabila besar P adalah 60 N? (g
= 10 m/s 2
) .
Penyelesaian:
m
A .g = (5 kg)(10 m/s 2
) = 50 N
m
B .g= (3 kg)(10 m/s 2
) = 30 N
Pada
sistem katrol tersebut berlaku:
∑F
= 0
P
- ∑F
= 0
∑F
= P
T
= 1/2P
Untuk
balok A yang tepat akan bergerak, berlaku:
∑F
= 0
T
A min –
mA
. G = 0
T
A min =
mA
.g
T
A min
= 50 N
P
= 60 N
T
= 1/2 P = 1/2 (60 N) = 30 N
T
= 30 N < T A min
= 50 N
jadi,
balok A diam →
a A
= 0
6.
Dua buah balok A dan B dengan massa masing-masing 20 kg dan 5 kg,
dihubungkan melalui sebuah katrol, seperti
terlihat
pada gambar di berikut.
Balok
B mula-mula ditahan kemudian dilepaskan. Berapakah percepatan dan
tegangan tali masing-masing balok? (g = 10 m/s 2 )
Penyelesaian:
Kita
tinjau sistem A dan B:
∑F
= m . a
T
– T + mB
. g = ( mA +
mB )a
Tegangan
tali ditentukan dengan meninjau balok A:
T
= m A .a
= (20 kg)(2 m/s 2
) = 40 N