Dinamika partikel bidang miring (hukum newton, gaya gesek) – Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA/MA 2013

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.5
Dinamika partikel bidang miring (hukum newton, gaya gesek) - Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA MA 2013 - 1Perhatikan gambar! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan µs = 0,5 dan θ = 45o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sebesar….

A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
E. 80√2 N

Pembahasan
Diketahui :
Koefisien gesekan statiss) = 0,5
Sudut (θ) = 45o
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Massa balok (m) = 8 kilogram
Berat balok (w) = m g = (8 kg)(10 m/s2) = 80 kg m/s2 = 80 Newton
Ditanya : Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas
Jawab :

Dinamika partikel bidang miring (hukum newton, gaya gesek) - Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA MA 2013 - 2Balok tepat akan bergerak ke atas jika Fwx + fs.
Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :
wx = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :
wy = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Gaya normal :
N = wy = 40√2
Gaya gesek statis :
fs = µs N = (0,5)(40√2) = 20√2
Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas :
Fwx + fs
F ≥ 40√2 + 20√2
F ≥ 60√2 Newton
Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.5
Dinamika partikel bidang miring (hukum newton, gaya gesek) - Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA MA 2013 - 3Balok yang bermassa 8 kg terletak di atas bidang miring kasar seperti gambar berikut. Gaya luar minimal yang dibutuhkan untuk menahan balok agar tidak meluncur ke bawah adalah… (sin 37o = 0,6, cos 37o = 0,8, g = 10 m.s-2, µk = 0,1)

A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
E. 68,8 N

Pembahasan
Diketahui :
Massa balok (m) = 8 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat balok (w) = m g = (8)(10) = 80 Newton
Sin 37o = 0,6
Cos 37o = 0,8
Koefisien gesek kinetis (µk) = 0,1
Ditanya : Gaya (F) luar minimal penahan balok agar balok tidak meluncur ke bawah
Jawab :
Dinamika partikel bidang miring (hukum newton, gaya gesek) - Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA MA 2013 - 4Balok tidak meluncur ke bawah jika F = wx
Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :
wx = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48
fk = µk N = (0,1)(64) = 6,4
Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah :
F + fk – wx = 0
F = wx – fk = 48 – 6,4 = 41,6 Newton

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.5
Dinamika partikel bidang miring (hukum newton, gaya gesek) - Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA MA 2013 - 5Sebuah benda bermassa 5,0 kg ditarik dengan tali ke atas bidang miring yang kasar oleh sebuah gaya 71 N (g = 10 m.s-2, sin 37o = 0,6, cos 37o = 0,8). Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,4, percepatan yang dialami benda adalah…
A. 0,5 ms-2
B. 2 ms-2
C. 2,5 ms-2
D. 3 ms-2
E. 5 ms-2
Pembahasan
Diketahui :
Massa benda (m) = 5 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat benda (w) = m g = (5)(10) = 50 Newton
Gaya F = 71 Newton
Sin 37o = 0,6
Cos 37o = 0,8
Koefisien gesekan = 0,4
Ditanya : Percepatan benda (a)
Jawab :
Dinamika partikel bidang miring (hukum newton, gaya gesek) - Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA MA 2013 - 6Resultan Gaya
Terlebih dahulu hitung resultan gaya yang bekerja pada benda.
Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :
wx = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30
Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :
wy = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
Gaya normal :
N = wy = 40
Gaya gesek kinetis :
fk = µk N = (0,4)(40) = 16
Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring :
∑F = F – wx – fk = 71 – 30 – 16 = 25 Newton
Percepatan benda
Percepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton :
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s2
Jawaban yang benar adalah E.

(Jumlah halaman : 56)

Materi Pembahasan Soal :

  1. Pengukuran
  2. Vektor
  3. Gerak Lurus
  4. Gerak Melingkar Beraturan
  5. Hukum Newton
  6. Dinamika Rotasi
  7. Usaha dan Energi
  8. Elastisitas
  9. Momentum, Impuls dan Tumbukan
  10. Fluida Dinamis
  11. Suhu, Kalor dan Perpindahan Kalor
  12. Termodinamika
  13. Gelombang Mekanik
  14. Alat Optik
  15. Gelombang Cahaya
  16. Gelombang Bunyi
  17. Listrik Statis
  18. Listrik Dinamis
  19. Gaya Magnet
  20. Induksi Elektromagnetik
  21. Listrik Arus Bolak Balik
  22. Efek fotolistrik
  23. Relativitas Khusus
  24. Fisika Inti