Contoh soal Bidang Miring

9 Contoh soal Bidang Miring

Jifunze nyenzo hukum Newton , nguvu ya kawaida kutoka nguvu ya msuguano ili kuelewa vyema mjadala kuhusu jambo hili.

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 …

A. 4,5 ms^-2

B. 6,0 ms^-2

C. 7,5 ms^-2

D. 8,0 ms^-2

E. 10,0 ms^-2

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

m = kilo 5, 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.

Ditanya : percepatan balok (a) ?

Jibu:

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

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

w_x = (50)(3/5)

w_x = 30 Newton

Besar percepatan (a) balok ?

ΣF = ma

w_x = mama

30 = (5) a

a = 30 / 5

a = 6 m/s²

Jibu sahihi ni B.

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….

A. 40 N

B. 60 N

C. 60√2 N

D. 80 N

E. 80√2 N

Majadiliano

Inajulikana :

Koefisien gesekan statis (µ_s= 0,5

Pembe (θ) = 45^o

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²

Massa balok (m) = 8 kilogram

Berat balok (w) = m g = (8 kg)(10 m/s²) = kilo 80 m/s² = 80 Newton

Aliuliza : 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

Nguvu ya kawaida :

N = w_y = 40√2

Nguvu ya msuguano tuli :

f_s = µ_s N = (0,5)(40√2) = 20√2

Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas :

F ≥ w_x + f_s

F ≥ 40√2 + √

F ≥ 60√2 Newton

Jibu sahihi ni C.

3. 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)

A. 6,4 N

B. 4,6 N

C. 48,5 N

D. 54,4 N

E. 68,8 N

Majadiliano

Inajulikana :

Uzito wa vitalu (m) = kilo 8

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²

Uzito wa block (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton

Dhambi 37^o = 0,6

Kos 37^o = 0,8

Koefisien gesek kinetis (µ_k= 0,1

N = w_y = w cos 37^o = (80)(0,8) = 64 Newton

Aliuliza : 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 N = (0,1)(64) = 6,4

Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah :

F + f_k - w_x = 0

F = w_x - f_k = 48 – 6,4 = 41,6 Newton

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, dhambi 37^o = 0,6, cos 37^o = 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

Majadiliano

Inajulikana :

Uzito wa kitu (m) = kilo 5

4. Maswali ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya SMA ya 2012/2013 SA 67 Nambari 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, dhambi 37^o = 0,6, cos 37^o = 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

Majadiliano

Inajulikana :

Uzito wa kitu (m) = kilo 5

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²

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

Gaya F = 71 Newton

Dhambi 37^o = 0,6

Kos 37^o = 0,8

Koefisien gesekan = 0,4

Aliuliza : 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

Nguvu ya kawaida :

N = w_y = 40

Nguvu ya msuguano wa kinetiki :

f_k = µ_k N = (0,4)(40) = 16

Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring :

∑F = F – w_x - f_k = 71 – 30 – 16 = 25 Newton

Percepatan benda

Percepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton :

a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²

Jibu sahihi ni E.

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….

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

Majadiliano
Inajulikana :
Kipimo cha mgawo gesekan statis (µ_s= 0,5
Pembe (θ) = 45^o
Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²
Massa balok (m) = 8 kilogram
Berat balok (w) = m g = (8 kg)(10 m/s²) = kilo 80 m/s² = 80 Newton
Aliuliza : 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
Nguvu ya kawaida :
N = w_y = 40√2
Nguvu ya msuguano tuli :
f_s = µ_s N = (0,5)(40√2) = 20√2
Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas :
F ≥ w_x + f_s
F ≥ 40√2 + √
F ≥ 60√2 Newton
Jibu sahihi ni C.

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)

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

Majadiliano
Inajulikana :
Uzito wa vitalu (m) = kilo 8
Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²
Uzito wa block (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton
Dhambi 37^o = 0,6
Kos 37^o = 0,8
Koefisien gesek kinetis (µ_k= 0,1
Aliuliza : 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 N = (0,1)(64) = 6,4
Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah :
F + f_k - w_x = 0
F = w_x - f_k = 48 – 6,4 = 41,6 Newton

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, dhambi 37^o = 0,6, cos 37^o = 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
Majadiliano
Inajulikana :
Uzito wa kitu (m) = kilo 5
Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²
Berat benda (w) = m g = (5)(10) = 50 Newton
Gaya F = 71 Newton
Dhambi 37^o = 0,6
Kos 37^o = 0,8
Koefisien gesekan = 0,4
Aliuliza : 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
Nguvu ya kawaida :
N = w_y = 40
Nguvu ya msuguano wa kinetiki :
f_k = µ_k N = (0,4)(40) = 16
Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring :
∑F = F – w_x - f_k = 71 – 30 – 16 = 25 Newton
Percepatan benda
Percepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton :
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²
Jibu sahihi ni E.

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

Majadiliano
Inajulikana kwamba:
m = kilo 2, g = 10 m/s²,  = 45^o, mu_s = 0,3
Ditanya : Agar balok tepat bergerak ke atas, berapa besar gaya F ?
Jibu:

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 +f_s. Benda bergerak ke atas ketika F lebih besar daripada w_x +f_s.

w = m g = (2)(10) = 20 Newton
w_x = dhambi 45^o = (20)(½ √2) = 10√2 Newton
w_y = w cos 45^o = (20)(½√2) = 10√2 Newton
N = 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 +f_s = 10√2 + 3√2= 13√2 Newton
Jibu sahihi ni C.

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…

Majadiliano
Inajulikana kwamba:
m = kilo 2, g = 10 m/s²,  = 30^o, mu_s = 0,2√3
Ditanya : Resultan gaya yang menggerakan benda ?

Jibu:

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 = dhambi 30^o = (20)( ½ ) = 10 Newton
w_y = w cos 30^o = (20)( ½ √3) = 10√3 Newton
N = w_y = 10√3 Newton
f_s = μ_s N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 Newton
Resultan gaya yang menggerakan benda adalah :
F = w_x - f_s = 10 – 6 = 4 Newton
w_x lebih besar daripada f_s sehingga benda bergerak ke bawah, searah dengan w_x.
Jibu sahihi ni A.

Chanzo cha swali:

Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi