14 Contoh soal Dinamika Partikel
1. Balok A yang massanya 5 kg, diletakkan pada bidang datar yang licin, balok B yang massanya 3 kg digantung dengan tali dan dihubungkan dengan balok A melalui sebuah katrol, jika g = 10 m/s2 tentukan percepatan balok tersebut!
A. 3,50 m/s2
B. 3,75 m/s2
C. 4,00 m/s2
D. 5,00 m/s2
E. 5,25 m/s2
Arutelu
On teada, et:
Bidang datar licin.
Massa balok A (mA) = 5 kg
Massa balok B (mB) = 3 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (3)(10) = 30 njuutonit
Küsis: Percepatan balok (a)
Vastus:
Tasane pind on sile, seega puudub hõõrdejõud, mis takistaks ploki A liikumist. Jõud, mis liigutab plokisüsteemi, on ploki B kaal.
ΣF = mA
wB = (mA +mB)
30 = (5 + 3) a
30 = 8 a
a = 30 / 8
a = 3,75 m/s2
Õige vastus on B.
2. Berdasar gambar, diketahui :
(1) percepatan benda nol
(2) benda bergerak lurus beraturan
(3) benda dalam keadaan diam
(4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya
Pernyataan benar adalah….
A. Ainult punktid (1) ja (2)
Ainult B. (1) ja (3)
C. (1) ja (4)
D. (1), (2) dan (3) saja
E. (1), (2), (3) ja (4)
Arutelu
(1) percepatan benda nol
Percepatan benda nol jika resultan gaya sama dengan nol. Resultan gaya :
∑F = ma 
percepatan (a) = 0
∑F=0
F1 + F2 - F3 = 12 + 24 – 36 = 36 – 36 = 0 N
(2) benda bergerak lurus beraturan
Percepatan benda nol bisa berarti benda diam atau benda bergerak lurus beraturan (benda bergerak dengan kecepatan tetap).
(3) benda dalam keadaan diam
Resultan gaya nol bisa berarti benda sedang diam.
(4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya
Berat benda bekerja pada arah vertikal, sedangkan gaya tarik bergerak pada arah horisontal. Karena bergerak pada arah horisontal maka hanya gaya-gaya pada arah horisontal yang mempengaruhi benda.
Õige vastus on D.
3. Vaata pilti küljel!
Jika koefisien gesek kinetik antara balok A dan meja 0,1 dan percepatan gravitasi 10 m s-2 maka gaya yang harus diberikan pada A agar sistem bergerak ke kiri dengan percepata
n 2 m s-2 adalah ….
A. 70 N
B. 90 N
C. 150 N
D. 250 N
E. 330 N
Arutelu
On teada, et:
Massa balok A (mA) = 30 kg
Berat balok A (wA) = (30 kg)(10 m/s2) = 300 kg m/s2 või 300 njuutonit
Massa balok B (mB) = 20 kg
Berat balok B (wB) = (20 kg)(10 m/s2) = 200 kg m/s2 atau 200 Newton
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Kineetilise hõõrdetegur (
) = 0,1
Percepatan sistem (a) = 2 m/s2 (arah percepatan ke kiri)
Kineetiline hõõrdejõud (fk) = N= wA = (0,1)(300) = 30 njuutonit
Ditanya : Besar gaya F ?
Vastus:
Hukum II Newton :
ΣF = ma
Sistem bergerak ke kiri
F – fk - wB = (mA +mB)
F – 30 – 200 = (30 + 20)(2)
F – 230 = (50)(2)
F – 230 = 100
F = 230 + 100
F = 330 njuutonit
Õige vastus on E.
4. Dua benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 6 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol yang licin seperti gambar. Mula-mula benda B ditahan kemudian dilepaskan. Jika g = 10 ms-2 maka percepatan benda B adalah…
A. 8,0 ms-2
B. 7,5 ms-2
C. 6,0 ms-2
D. 5,0 ms-2
Näiteks 4,0 ms-2
Arutelu
On teada, et:
mA = 2 kg, mB = 6 kg, g = 10 m/s2
wA = (mA)(g) = (2)(10) = 20 N
wB = (mB)(g) = (6)(10) = 60 N
Ditanya : percepatan benda B atau percepatan sistem ?
Vastus:
wB > wA karenanya benda B bergerak ke bawah, benda A bergerak ke atas (sistem bergerak searah putaran jarum jam).
ΣF = ma
wB - wA = (mA +mB)
60 – 20 = (2 + 6) a
40 = (8) a
a = 5 m/s2
Õige vastus on D.
5. Benda bermassa dan dihubungkan dengan tali melalui katrol licin seperti gambar. Jika m1 = 1 kg, m2 = 2 kg, dan g = 10 ms-2, maka tegangan T sebesar ….
A. 10,2 N 
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
E. 20,0 N
Arutelu
On teada, et:
m1 = 1 kg, m2 = 2 kg, g = 10 m/s2
w1 = m1 g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 või 10 njuutonit
w2 = m2 g = (2 kg)(10 m/s2) = 20 kg m/s2 või 20 njuutonit
Küsimus: Kui suur on köie pingutusjõud (T)?
Vastus:
Percepatan sistem
w2 > w1 seega liigub süsteem päripäeva (m2 liiguta alla, m1 liiguta üles).
Hukum II Newton :
ΣF = ma
w2 - w1 = (m1 +m2)
20 – 10 = (1 + 2) a
10 = (3) a
a = 3,3 m/s2
Percepatan sistem adalah 3,3 m/s2.
Tegangan tali ?
m2 liiguta alla
w2 - T2 = m2 a
20 – T2 = (2)(3,33)
20 – T2 = 6,66
T2 = 20 - 6,66
T2 = 13,3 njuutonit
m1 liiguta üles
T1 - w1 = m1 a
T1 – 10 = (1)(3,3)
T1 - 10 = 3,33
T1 = 10 + 3,33
T1 = 13,3 njuutonit
Nööri pinge (T) = 13,3 njuutonit.
Õige vastus on B.
6. Perhatikan gambar di samping! Massa balok masing-masing m1 = 6 kg ja m2 = 4 kg ja rihmaratta massi eiratakse. Kui tasapinna pind on sile ja g = 10 ms-2, maka percepatan sistem adalah….
A. 0,5 ms-2
B. 2,0 ms-2
C. 2,5 ms-2
D. 4,0 ms-2
E. 5,0 ms-2
Arutelu
On teada, et:
m1 = 6 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2
w1 = m1 g = (6 kg)(10 m/s2) = 60 kg m/s2 või 60 njuutonit
w2 = m2 g = (4 kg)(10 m/s2) = 40 kg m/s2 või 40 njuutonit
Küsiti: süsteemi (a) kiirendus?
Vastus:
m1 berada di atas permukaan bidang datar licin tanpa gesekan sehingga sistem digerakkan oleh gaya berat balok 2.
Rakenda Newtoni teist seadust:
∑F = ma
w2 = (m1 +m2)
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
a = 40 N / 10 kg
a = 4 m/s2
Õige vastus on D.
7. Dua balok yang masing-masing bermassa 2 kg, dihubungkan dengan tali dan katrol seperti pada gambar. Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik dengan gaya mendatar 40 N, percepatan balok adalah… (g = 10 m/s2)
A. 5 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Arutelu:
On teada, et:
mA = mB = 2 kg, g = 10 m/s2, F = 40 N
wA = mg = (2)(10) = 20 N
Küsimus: klotsi kiirendus (a)?
Vastus:
Permukaan balok licin karenanya gaya yang mempengaruhi gerakan balok hanya gaya F dan gaya berat balok A.
Rakenda Newtoni teist seadust:
∑F = ma
F – wA = (mA +mB)
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
a = 20 / 4
a = 5 m/s2
Õige vastus on A.
8. 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 njuutonit
B. 10,0 njuutonit
C. 6,7 njuutonit
D. 3,3 Newton
E. 1,7 Newton
Arutelu
On teada :
Massa balok A (mA) = 2 kg
Massa balok B (mB) = 1 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (1)(10) = 10 njuutonit
Küsis : 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 = ma
wB = (mA +mB)
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 = ma
T = mA a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 njuutonit
Tegangan tali pada balok B
∑F = ma
wB – T = mB a
10 – T = (1)(10/3)
10 – T = 3,3
T = 10 – 3,3 = 6,7 njuutonit
Gaya tegangan tali (T) = 6,7 Newton
Õige vastus on C.
9. 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 ms-2
B. 10,0 ms-2
C. 6,7 ms-2
D. 3,3 ms-2
E. 2,5 ms-2
Arutelu
On teada :
Massa balok A (mA) = 2 kg
Massa balok B (mB) = 1 kg
Gaya gesek antara balok A dan bidang datar (fges A) = 2,5 njuutonit
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (1)(10) = 10 njuutonit
Küsis : Percepatan kedua benda (a)
Jawab :
Percepatan kedua benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton.
∑F = ma
wB - fges = (mA +mB)
10 – 2,5 = (2 + 1) a
7,5 = 3 a
a = 7,5 / 3 = 2,5 m/s2
Õige vastus on E.
10. 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
Näiteks 18 ms-2
Arutelu
On teada :
Massa balok A (mA) = 30 kg
Massa balok B (mB) = 10 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (10)(10) = 100 njuutonit
Küsis : Percepatan sistem (a)
Jawab :
∑F = ma
wB = (mA +mB)
100 = (30 + 10) a
100 = 40 a
a = 100 / 40
a = 2,5 m/s2
Õige vastus on A.
11. Balok A dan B masing-masing bermassa 8 kg dan 12 kg terletak di atas meja seperti pada gambar. Koefisien gesekan antara balok A dengan meja 0,3. Balok C bermassa 4 kg kemudian ditumpuk di atas balok A. Manakah pernyataan berikut yang benar?
A. Tegangan tali lebih besar dari semula, percepatan lebih kecil dari semula
B. Tegangan tali dan percepatan sistem tidak berubah
C. Tegangan tali lebih kecil dari semula, percepatan lebih besar dari semula
D. Tegangan tali lebih besar dari semula, percepatan tetap
E. Tegangan tali tetap sedangkan percepatan lebih kecil dari semula
Arutelu
On teada, et:
Massa balok A (mA) = 8 kg
Massa balok B (mB) = 12 kg
Massa balok C (mC) = 4 kg
Koefisien gesekan antara balok A dengan meja (μk) = 0,3
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok A (wA) = mA g = (8 kg)(10 m/s2) = 80 kg m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (12 kg)(10 m/s2) = 120 kg m/s2
Gaya gesek antara balok A dengan meja (fk) = μk NA = μk wA = (0,3)(80) = 24 N
Vastus:
Percepatan sistem :
ΣF = ma
wB - fk = (mA +mB)
120 – 24 = (8 + 12)
96 = (20)
a = 96 / 20
a = 4,8 m/s2
Tegangan tali :
Tinjau salah satu benda, misalnya B.
ΣF = ma
wB - T = (mB)
120 – T = (124,8
120 – T = 57,6
T = 20 000–10 000
T = 20 000 njuutonit
Balok C bermassa 4 kg kemudian ditumpuk di atas balok A.
Percepatan sistem :
ΣF = ma
wB - fk = (mA +mB +mC)
120 – 24 = (8 + 12 + 4)
96 = (24)
a = 96 / 24
a = 4 m/s2
Tegangan tali :
Tinjau salah satu benda, misalnya B.
ΣF = ma
wB - T = (mB)
120 – T = (124
120 – T = 48
T = 20 000–10 000
T = 20 000 njuutonit
Õige vastus on A.
12. 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 njuutonit
B. 10,0 njuutonit
C. 6,7 njuutonit
D. 3,3 Newton
E. 1,7 Newton
Arutelu
On teada :
Massa balok A (mA) = 2 kg
Massa balok B (mB) = 1 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (1)(10) = 10 njuutonit
Küsis : Nilai tegangan tali (T)
Jawab :
Pada soal tidak ada keterangan mengenai gesekan karenanya abaikan saja gesekan.
Percepatan sistem (a)
Terlebih dahulu hitung kiirendus süsteem menggunakan rumus Newtoni teine seadus. 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). Raskusjõud 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 = mA
wB = (mA +mB)
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 = mA
T = mA a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 njuutonit
Tegangan tali pada balok B
∑F = mA
wB – T = mB a
10 – T = (1)(10/3)
10 – T = 3,3
T = 10 – 3,3 = 6,7 njuutonit
Gaya tegangan tali (T) = 6,7 Newton
Õige vastus on C.
13. 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 ms-2
B. 10,0 ms-2
C. 6,7 ms-2
D. 3,3 ms-2
E. 2,5 ms-2
Arutelu
On teada :
Massa balok A (mA) = 2 kg
Massa balok B (mB) = 1 kg
Gaya gesek antara balok A dan bidang datar (fges A) = 2,5 njuutonit
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (1)(10) = 10 njuutonit
Küsis : Percepatan kedua benda (a)
Jawab :
Percepatan kedua benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton.
∑F = mA
wB - fges = (mA +mB)
10 – 2,5 = (2 + 1) a
7,5 = 3 a
a = 7,5 / 3 = 2,5 m/s2
Õige vastus on E.
14. 
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
Näiteks 18 ms-2
Arutelu
On teada :
Massa balok A (mA) = 30 kg
Massa balok B (mB) = 10 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (10)(10) = 100 njuutonit
Küsis : Percepatan sistem (a)
Jawab :
∑F = mA
wB = (mA +mB)
100 = (30 + 10) a
100 = 40 a
a = 100 / 40
a = 2,5 m/s2
Õige vastus on A.
Küsimuse allikas:
Füüsika riikliku eksami küsimused gümnaasiumile/kutsekoolile
