Dinamika partikel (sistem beban, tali, katrol) – Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA/MA 2013

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.6

Dari gambar berikut, balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B = 1 kg. Balok B mula-mula diam dan kemudian bergerak ke bawah sehingga menyentuh lantai. Bila g = 10 m.s^-2, nilai tegangan tali T adalah…

A. 20,0 Newton
B. 10,0 Newton
C. 6,7 Newton
D. 3,3 Newton
E. 1,7 Newton

Pembahasan
Diketahui :
Massa balok A (m_A) = 2 kg
Massa balok B (m_B) = 1 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Berat balok B (w_B) = m_B g = (1)(10) = 10 Newton
Ditanya : Nilai tegangan tali (T)
Jawab :

Pada soal tidak ada keterangan mengenai gesekan karenanya abaikan saja gesekan.

Percepatan sistem (a)
Terlebih dahulu hitung percepatan sistem menggunakan rumus hukum II Newton. Balok B digantung sehingga terdapat gaya berat balok B yang menggerakan balok B ke bawah. Balok B dan balok A dihubungkan dengan tali sehingga balok B menarik balok A hingga keduanya bergerak bersama-sama. Bedanya balok B bergerak ke bawah dan balok A bergerak ke kanan. Hanya ada satu gaya yang sejajar dengan gerakan kedua balok yakni gaya berat balok B (wB). Gaya berat balok A tegak lurus arah gerakan balok A sehingga tidak diperhitungkan dalam menyelesaikan soal. Gaya tegangan tali mempunyai besar sama sepanjang tali dan arahnya berlawanan sehingga saling meniadakan.
∑F = m a
w_B = (m_A + m_B) a
10 = (2 + 1) a
10 = 3 a
a = 10/3

Tegangan tali (T)
Tegangan tali dihitung dengan meninjau masing-masing balok secara terpisah.
Tegangan tali pada balok A
∑F = m a
T = m_A a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 Newton
Tegangan tali pada balok B
∑F = m a
w_B – T = m_B a
10 – T = (1)(10/3)
10 – T = 3,3
T = 10 – 3,3 = 6,7 Newton
Gaya tegangan tali (T) = 6,7 Newton
Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.6

Dari gambar berikut, balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B = 1 kg. Bila gaya gesekan antara benda A dengan bidang 2,5 Newton, sedangkan gaya gesekan tali dengan katrol diabaikan, maka percepatan kedua benda adalah…

A. 20,0 m.s^-2
B. 10,0 m.s^-2
C. 6,7 m.s^-2
D. 3,3 m.s^-2
E. 2,5 m.s^-2

Pembahasan
Diketahui :
Massa balok A (m_A) = 2 kg
Massa balok B (m_B) = 1 kg
Gaya gesek antara balok A dan bidang datar (f_{ges A}) = 2,5 Newton
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Berat balok B (w_B) = m_B g = (1)(10) = 10 Newton
Ditanya : Percepatan kedua benda (a)
Jawab :
Percepatan kedua benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton.
∑F = m a
w_B – f_ges = (m_A + m_B) a
10 – 2,5 = (2 + 1) a
7,5 = 3 a
a = 7,5 / 3 = 2,5 m/s²
Jawaban yang benar adalah E.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.6
Perhatikan gambar! Balok A bermassa 30 kg yang diam di atas lantai licin dihubungkan dengan balok B bermassa 10 kg melalui sebuah katrol. Balok B mula-mula ditahan kemudian dilepaskan sehingga bergerak turun. Percepatan sistem adalah… (g = 10 ms^-2)
A. 2,5 ms^-2
B. 10 ms^-2
C. 12 ms^-2
D. 15 ms^-2
E. 18 ms^-2
Pembahasan
Diketahui :
Massa balok A (m_A) = 30 kg
Massa balok B (m_B) = 10 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Berat balok B (w_B) = m_B g = (10)(10) = 100 Newton
Ditanya : Percepatan sistem (a)
Jawab :
∑F = m a
w_B = (m_A + m_B) a
100 = (30 + 10) a
100 = 40 a
a = 100 / 40
a = 2,5 m/s²
Jawaban yang benar adalah A.

(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