Contoh soal penerapan hukum Newton pada gerak lurus di permukaan bidang datar kasar (ada gaya gesek)

1. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s², gaya dorong F adalah 40 Newton. Koefisien gesek kinetis antara balok 1 dengan permukaan lantai kasar adalah 0,2 dan koefisien gesek kinetis antara balok 2 dengan permukaan lantai kasar adalah 0,3. Tentukan (a) Besar dan arah percepatan kedua balok adalah… (b) Besar gaya yang dikerjakan balok 1 pada balok 2 dan besar gaya yang dikerjakan balok 2 pada balok 1.
Pembahasan
Diketahui :
Jawab :
(a) Besar dan arah percepatan kedua balok
Besar percepatan balok = 4 m/s², arah percepatan balok = arah resultan gaya = ke kanan.

(b) Besar gaya yang dikerjakan balok 1 pada balok 2 (F₁₂) dan besar gaya yang dikerjakan balok 2 pada balok 1 (F₂₁)

F₁₂ dan F₂₁ merupakan gaya aksi reaksi. Untuk menghitung besar gaya F₁₂ dan F₂₁, kedua benda ditinjau secara terpisah. Terlebih dahulu tinjau balok 2. Gaya-gaya yang bekerja pada balok 2 pada arah horisontal adalah F₁₂ dan f_k2.
F₁₂ dan F₂₁ merupakan gaya aksi reaksi yang mempunyai besar sama tetapi arahnya berlawanan. Karena F₁₂ = 28 Newton maka F₂₁ = 28 Newton.

2. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s², gaya dorong F adalah 40 N. Koefisien gesek kinetis antara balok 1 dan permukaan lantai kasar adalah 0,2. Koefisien gesek kinetis antara balok 2 dan permukaan lantai kasar adalah 0,3. Tentukan (a) besar dan arah percepatan kedua balok (b) besar gaya tegangan tali. Abaikan massa tali.
Pembahasan
Diketahui :
Jawab :
(a) besar dan arah percepatan kedua balok
Besar percepatan balok = 4 m/s², arah percepatan balok = arah resultan gaya = ke kanan.
 
(b) besar gaya tegangan tali. Abaikan massa tali.
Tinjau balok 1. Gaya-gaya yang bekerja pada balok 1 pada arah horisontal (mendatar) adalah gaya tegangan tali 1 (T₁) yang arahnya ke kanan dan gaya gesek kinetis 1 (f_k1) yang arahnya ke kiri.
Tinjau balok 2. Gaya-gaya yang bekerja pada balok 2 pada arah horisontal (mendatar) adalah gaya tegangan tali 2 (T₂) yang arahnya ke kiri dan gaya gesek kinetis 2 (f_k2) yang arahnya ke kiri dan gaya tarik (F) yang arahnya ke kanan.
Jadi besar gaya tegangan tali = T₁ = T₂ = T = 12 Newton

[English : Motion of two bodies with the same accelerations on rough horizontal surface with friction force]