Rumus Gaya tarik Gaya gesek Percepatan

Contoh soal dan Rumus Gaya tarik Gaya gesek Percepatan

1. Sebuah lemari besi dengan berat 300 N (awalnya dalam keadaan diam) ditarik oleh sebuah gaya dengan arah membentuk sudut θ di atas garis mendatar (cos θ = 3/5). Apabila koefisien gesek statis dan kinetik antara lemari besi dan lantai berturut-turut adalah 0,5 dan 0,4, gaya gesek kinetik yang bekerja pada lemari besi adalah 72 N, dan besar percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka percepatan lemari besi dan gaya yang menarik lemari besi berturut-turut adalah…

A. 18/30 m/s² dan 90 N

B. 18/30 m/s² dan 150 N

C. 18/30 m/s² dan 210 N

D. 0 m/s² dan 150 N

E. 0 m/s² dan 90 N

Pembahasan

cos θ = bawah/miring = 3/5

Hitung massa lemari besi:

w = m g

m = w / g = 300 / 10 = 30 kg

Hitung besar gaya normal (N) menggunakan rumus gaya gesek kinetik:

F_k = µ_k N

72 = (0,4) N

N = 72 / 0,4

N = 180 Newton

Tinjau gaya pada arah vertikal. Benda tidak bergerak pada arah vertikal sehingga resultan gaya pada arah vertikal bernilai nol. Hitung gaya F_y menggunakan rumus ini.

ΣF_y = 0

w – N – F_y = 0

300 – 180 = F_y

F_y = 120 Newton

Hitung gaya yang menarik lemari besi F menggunakan rumus berikut:

Sin θ = depan / miring = Fy / F

4 / 5 = 120 / F

F = 150 Newton

Hitung gaya Fx menggunakan rumus berikut:

Cos θ = bawah / miring = Fx / F

3 / 5 = Fx / 150

F_x = 90 Newton

Hitung percepatan lemari besi:

ΣF_x = m a

Fx – Fk = m a

90 – 72 = 30 a

18 = 30 a

a = 18/30 m/s²

Jawaban yang benar adalah B.

2. Sebuah balok dengan berat 100 N diam pada sebuah bidang datar. Kemudian, dari waktu t = 0 s sampai t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan 50 N sejajar bidang datar. Koefisien gesek kinetik dan statik antara balok dan bidang datar berturut-turut adalah 0,2 dan 0,3. Dalam selang waktu antara t = 5 s sampai t = 10 s balok…

A. selalu diam

B. diam sesaat

C. bergerak

D. bergerak kemudian diam

E. diam kemudian bergerak

Pembahasan

Diketahui:

Selang waktu (t) = 5-0 = 5 sekon

Gaya dorong (F) = 50 N

Berat balok (w) = 100 N

Gaya normal (N) = w = 100 N

Koefisien gesek kinetik (μ_k) = 0,2

Koefisien gesek statik (μ_s) = 0,3

Gaya gesek statik (f_s) = μ_s N = (0,3)(100) = 30 N

Gaya gesek kinetik (f_k) = μ_k N = (0,2)(100) = 20 N

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Berat balok (w) = 100 Newton

Massa balok (m) = 100/10 = 10 kg

Ditanya: Dalam selang waktu antara t = 5 sekon dan t = 10 sekon, balok diam atau bergerak

Jawab:

Antara selang waktu 0-5 sekon

Rumus GLBB:

Kecepatan awal (v_o) = 0

Kecepatan akhir (v_t) = v_t

Selang waktu (t) = 5 sekon

v_t = v_o + a t

v_t – v_o = a t

(v_t – v_o) / t = a

Rumus hukum II Newton dan rumus GLBB:

ΣF = m a

F – f_k = m (v_t – v_o) / t

50 – 20 = (10)(v_t-0) / 5

30 = (10)(v_t) / 5

150 = (10)(v_t)

v_t = 150/10

v_t = 15 m/s

Antara selang waktu 5-10 sekon

Kecepatan awal (v_o) = 15 m/s

Kecepatan akhir (v_t) = v_t

Selang waktu (t) = 10-5 = 5 sekon

Gaya gesek kinetis (f_k) = 20 N

Rumus hukum II Newton dan rumus GLBB:

ΣF = m a

– f_k = m (v_t – v_o) / t

– 20 = 10 (v_t – 15) / 5

– 100 = 10 (v_t – 15)

– 100 = 10 v_t – 150

– 100 + 150 = 10 v_t

50 = 10 v_t

v_t = 50/10

v_t = 5 m/s

Dalam selang waktu antara t = 5 s sampai t = 10 s balok bergerak. Jawaban yang benar adalah C.

3. Sebuah kotak diletakkan pada bak mobil terbuka yang sedang mulai bergerak dengan percepatan 6 m/s². Massa kotak adalah 40 kg. Jika koefisien gesekan statik dan kinetik antara lantai bak terbuka dan kotak berturut-turut adalah 0,8 dan 0,5, maka gaya gesekan yang diberikan lantai bak terbuka pada kotak adalah sebesar…

A. 120 N

B. 160 N

C. 200 N

D. 240 N

E. 320 N

Pembahasan

Diketahui:

Percepatan (a) = 6 m/s²

Massa kotak (m) = 40 kg

Koefisien gesek statis dan kinetis (μ_s dan μ_k) = 0,8 dan 0,5

Ditanya: gaya gesekan yang diberikan lantai bak terbuka pada kotak

Jawab:

Gaya pada kotak:

F = m a = (40 kg)(6 m/s²) = 240 N

Kotak diam sehingga gaya pada kotak = gaya gesek statis

Jawaban yang benar adalah D.

Sumber soal:

Soal SBMPTN Fisika