Παράδειγμα ερωτήσεων για κεκλιμένο επίπεδο

9 Contoh soal Bidang Miring

Pelajari materi hukum Newton , κανονική δύναμη dan δύναμη τριβής agar lebih memahami pembahasan soal ini.

1. Sebuah balok massa 5 kg dilepas pada bidang miring licin seperti pada gambar! (g = 10 m.s ^-2 dan tg 37 ^o = 3/4). Percepatan balok adalah …

Α. 4,5 ms^-2

Β. 6,0 ms^-2

Γ. 7,5 ms^-2

Δ. 8,0 ms^-2

Ε. 10,0 ms^-2

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

m = 5 kg, g = 10 m/s²

w = m g = (5)(10) = 50 N

panjang sisi bawah = 4

panjang sisi tegak = 3

Karena sisi bawah = 4 dan sisi tegak = 3 maka sisi miring = 5. Anda dapat membuktikan dengan rumus Pythagoras.

Ερώτηση: επιτάχυνση του μπλοκ (α);

Απάντηση:

Gaya yang menyebabkan balok bergerak adalah w_x. Bidang miring licin sehingga tidak ada gaya gesek.

w_x = w αμαρτία θ = (w)(sisi tegak / sisi miring)

w_x = (50)(3/5)

w_x = 30 Νιούτον

Besar percepatan (a) balok ?

ΣF = μα

w_x = μαμά

30 = (5) α

α = 30 / 5

α = 6 m/s²

Η σωστή απάντηση είναι η Β.

2. Perhatikan gambar! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan µ_s = 0,5 dan θ = 45^o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sebesar….

Α. 40 Β

Β. 60 Ν

C. 60√2 N

Δ. 80 Ν

E. 80√2 N

Συζήτηση

Είναι γνωστό :

Koefisien gesekan statis (µ_s) = 0,5

Γωνία (θ) = 45^o

Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/s²

Massa balok (m) = 8 kilogram

Βάρος μπλοκ (w) = mg = (8 kg)(10 m/s²) = 80 kg m/s² = 80 Νιούτον

Ερωτηθείς : Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas

Jawab :

Balok tepat akan bergerak ke atas jika F ≥ w_x + f_s. 

Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :

w_x = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :

w_y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

Κανονική δύναμη :

Ν = w_y = 40√2

Στατική δύναμη τριβής :

f_s = μ_s Ν = (0,5)(40√2) = 20√2

Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas :

F ≥ w_x + f_s

F ≥ 40√2 + 20-2

F ≥ 60√2 Νιούτον

Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

3. σιalok 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 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, μ_k = 0,1)

Α. 6,4 Β

Β. 4,6 Ν

Γ. 48,5 Ν

Δ. 54,4 Ν

Α. 68,8 Β

Συζήτηση

Είναι γνωστό :

Μάζα μπλοκ (m) = 8 kg

Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/s²

Βάρος μπλοκ (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton

Χωρίς 37^o = 0,6

Cos 37^o = 0,8

Koefisien gesek kinetis (µ_k) = 0,1

Ν = w_y = w cos 37^o = (80)(0,8) = 64 Νιούτον

Ερωτηθείς : Gaya (F) luar minimal penahan balok agar balok tidak meluncur ke bawah

Jawab :

Balok tidak meluncur ke bawah jika F = w_x

Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :

w_x = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48

f_k = μ_k Ν = (0,1)(64) = 6,4

Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah :

Φ + φ_k - β_x = 0

F = w_x - στ_k = 48 – 6,4 = 41,6 Νιούτον

4. Sebuah benda bermassa 5,0 kg ditarik dengan tali ke atas bidang miring yang kasar oleh sebuah gaya 71 N (g = 10 m.s^-2, αμαρτία 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,4, percepatan yang dialami benda adalah…

Α. 0,5 ms^-2

Β. 2 ms^-2

Γ. 2,5 ms^-2

Δ. 3 ms^-2

Ε. 5 ms^-2

Συζήτηση

Είναι γνωστό :

Μάζα αντικειμένου (m) = 5 kg

4. Ερωτήσεις Πανελλαδικών Εξετάσεων Φυσικής SMA 2012/2013 SA 67 Αρ. 5

Sebuah benda bermassa 5,0 kg ditarik dengan tali ke atas bidang miring yang kasar oleh sebuah gaya 71 N (g = 10 m.s^-2, αμαρτία 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,4, percepatan yang dialami benda adalah…

Α. 0,5 ms^-2

Β. 2 ms^-2

Γ. 2,5 ms^-2

Δ. 3 ms^-2

Ε. 5 ms^-2

Συζήτηση

Είναι γνωστό :

Μάζα αντικειμένου (m) = 5 kg

Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/s²

Berat benda (w) = m g = (5)(10) = 50 Newton

Gaya F = 71 Newton

Χωρίς 37^o = 0,6

Cos 37^o = 0,8

Koefisien gesekan = 0,4

Ερωτηθείς : Percepatan benda (a)

Jawab :

Resultan Gaya

Terlebih dahulu hitung resultan gaya yang bekerja pada benda.

Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :

w_x = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30

Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :

w_y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40

Κανονική δύναμη :

Ν = w_y = 40

Κινητική δύναμη τριβής :

f_k = μ_k Ν = (0,4)(40) = 16

Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring :

ΣF = F – w_x - στ_k = 71 – 30 – 16 = 25 Νιούτον

Percepatan benda

Percepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton :

a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²

Η σωστή απάντηση είναι η Ε.

5.
Perhatikan gambar! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan µ_s = 0,5 dan θ = 45^o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sebesar….

Α. 40 Β
Β. 60 Ν
C. 60√2 N
Δ. 80 Ν
E. 80√2 N

Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Συντελεστής gesekan statis (µ_s) = 0,5
Γωνία (θ) = 45^o
Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/s²
Massa balok (m) = 8 kilogram
Βάρος μπλοκ (w) = mg = (8 kg)(10 m/s²) = 80 kg m/s² = 80 Νιούτον
Ερωτηθείς : Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas
Jawab :

Balok tepat akan bergerak ke atas jika F ≥ w_x + f_s.
Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :
w_x = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :
w_y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Κανονική δύναμη :
Ν = w_y = 40√2
Στατική δύναμη τριβής :
f_s = μ_s Ν = (0,5)(40√2) = 20√2
Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas :
F ≥ w_x + f_s
F ≥ 40√2 + 20-2
F ≥ 60√2 Νιούτον
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

6.
Balok 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 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, μ_k = 0,1)

Α. 6,4 Β
Β. 4,6 Ν
Γ. 48,5 Ν
Δ. 54,4 Ν
Α. 68,8 Β

Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Μάζα μπλοκ (m) = 8 kg
Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/s²
Βάρος μπλοκ (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton
Χωρίς 37^o = 0,6
Cos 37^o = 0,8
Koefisien gesek kinetis (µ_k) = 0,1
Ερωτηθείς : Gaya (F) luar minimal penahan balok agar balok tidak meluncur ke bawah
Jawab :
Balok tidak meluncur ke bawah jika F = w_x
Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :
w_x = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48
f_k = μ_k Ν = (0,1)(64) = 6,4
Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah :
Φ + φ_k - β_x = 0
F = w_x - στ_k = 48 – 6,4 = 41,6 Νιούτον

7.
Sebuah benda bermassa 5,0 kg ditarik dengan tali ke atas bidang miring yang kasar oleh sebuah gaya 71 N (g = 10 m.s^-2, αμαρτία 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,4, percepatan yang dialami benda adalah…
Α. 0,5 ms^-2
Β. 2 ms^-2
Γ. 2,5 ms^-2
Δ. 3 ms^-2
Ε. 5 ms^-2
Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Μάζα αντικειμένου (m) = 5 kg
Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/s²
Berat benda (w) = m g = (5)(10) = 50 Newton
Gaya F = 71 Newton
Χωρίς 37^o = 0,6
Cos 37^o = 0,8
Koefisien gesekan = 0,4
Ερωτηθείς : Percepatan benda (a)
Jawab :
Resultan Gaya
Terlebih dahulu hitung resultan gaya yang bekerja pada benda.
Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :
w_x = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30
Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :
w_y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
Κανονική δύναμη :
Ν = w_y = 40
Κινητική δύναμη τριβής :
f_k = μ_k Ν = (0,4)(40) = 16
Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring :
∑F = F – w_x - στ_k = 71 – 30 – 16 = 25 Νιούτον
Percepatan benda
Percepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton :
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²
Η σωστή απάντηση είναι η Ε.

8. Perhatikan gambar! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Massa balok 2 kg, koefisien gesekan statis = 0,3 dan sudut = 45^o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sebesar… g = 10 m/s²

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
m = 2 kg, g = 10 m/s²,  = 45^o, μ_s = 0,3
Ditanya : Agar balok tepat bergerak ke atas, berapa besar gaya F ?
Απάντηση:

Keterangan : F = gaya tarik, w = gaya berat, w_x = komponen berat balok yang sejajar permukaan bidang miring, w_y = komponen berat balok yang tegak lurus permukaan bidang miring, N = gaya normal, f_s = gaya gesek statis.

Pada soal diketahui koefisien gesek statis, ini berarti permukaan bidang miring kasar sehingga terdapat gaya gesek yang menghambat gerakan balok.
Agar balok tepat akan bergerak ke atas maka gaya F harus sama dengan w_x + στ_s. Benda bergerak ke atas ketika F lebih besar daripada w_x + στ_s.

w = m g = (2)(10) = 20 Newton
w_x = w sin 45^o = (20)(½ √2) = 10√2 Newton
w_y = w cos 45^o = (20)(½√2) = 10√2 Newton
Ν = w_y = 10√2
f_s = μ_s N = (0,3)(10√2) = 3√2 Newton

Agar balok tepat akan bergerak ke atas maka :
F = w_x + στ_s = 10√2 + 3√2= 13√2 Newton
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

9. Benda bermassa 2 kg terletak pada bidang miring seperti tampak pada gambar di bawah ini. Jika koefisien gesekan statis antara balok dan bidang miring adalah 0,2√3 dan g = 10 ms^-2, maka resultan gaya yang menggerakan benda adalah…

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
m = 2 kg, g = 10 m/s²,  = 30^o, μ_s = 0,2√3
Ditanya : Resultan gaya yang menggerakan benda ?

Απάντηση:

Gaya gesek selalu menghambat gerakan benda karenanya arah gaya gesek digambarkan berlawanan dengan arah gerak benda. Benda diperkirakan bergerak ke bawah sehingga gaya gesek digambarkan ke atas. Benda diperkirakan bergerak ke bawah karena tidak ada gaya yang menariknya ke atas.
w = m g = (2)(10) = 20 Newton
w_x = w sin 30^o = (20)( ½ ) = 10 Newton
w_y = w cos 30^o = (20)( ½ √3) = 10√3 Newton
Ν = w_y = 10√3 Νιούτον
f_s = μ_s N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 Newton
Resultan gaya yang menggerakan benda adalah :
F = w_x - στ_s = 10 – 6 = 4 Νιούτον
w_x lebih besar daripada f_s sehingga benda bergerak ke bawah, searah dengan w_x.
Η σωστή απάντηση είναι το Α.

Πηγή ερώτησης:

Ερωτήσεις Φυσικής για Πανελλαδικές Εξετάσεις Λυκείου/Επαγγελματικού Λυκείου