GAYA

SOAL :

1. Benda bermassa 1 kg bergerak dengan percepatan konstan 5 m/s2. Berapa besar resultan gaya yang menggerakan benda tersebut ?

Pembahasan :

Diketahui :Massa benda (m) = 1 kgPercepatan (a) = 5 m/s2

Ditanya : resultan gaya yang menggerakan bendaJawab :Hukum II Newton menyatakan bahwa jika terdapat resultan gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda akan mengalami percepatan, di mana besar percepatan berbanding lurus dengan besar resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan benda sama dengan arah resultan gaya. Secara matematis :

Keterangan rumus :Sigma F = resultan gaya alias gaya total (satuan internasionalnya adalah kg m/s2 alias Newton)m = massa benda (satuan internasionalnya adalah kilogram, disingkat kg)a = percepatan (satuan internasionalnya adalah meter per sekon kuadrat, disingkat m/s2)Jadi resultan gaya yang menggerakan benda adalah :

2. Massa balok = 1 kg, F = 2 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…

Diketahui :Massa balok (m) = 1 kgGaya (F) = 2 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

Arah percepatan balok = arah gaya F

3. Massa balok = 2 kg, F1 = 5 Newton, F2 = 3 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…

Diketahui :Massa balok (m) = 2 kgF1 = 5 NewtonF2 = 3 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

4. Massa balok = 2 kg, F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton. Besar dan arah percepatan balok adalah…

Diketahui :Massa balok (m) = 2 kgF2 = 1 NewtonF1 = 10 NewtonF1x = F1 cos 60o = (10)(0,5) = 5 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1x

5. F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton, m1 = 1 kg, m2

= 2 kg. Besar dan arah percepatan balok adalah…

Diketahui :Massa balok 1 (m1) = 1 kgMassa balok 2 (m2) = 2 kgF1 = 10 NewtonF2 = 1 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :

Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1

ENERGI

1. Mobil bermassa 5000 kg pada mulanya diam, sesaat kemudian bergerak dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan usaha total yang dilakukan pada mobil tersebut…

Diketahui :Massa (m) = 5000 kgKelajuan awal (vo) = 0 m/s (pada mulanya mobil diam)Kelajuan akhir (vt) = 20 m/sDitanya : Usaha totalJawab :Teorema usaha-energi kinetik menyatakan bahwa usaha total sama dengan perubahan energi kinetik. Secara matematis :

Usaha total :Wtotal = ½ m (vt

2 – vo2)

Wtotal = ½ (5000)(202 – 02)Wtotal = (2500)(400 – 0)Wtotal = (2500)(400)Wtotal = 1000.000Usaha total adalah 1000.000 Joule.

2. Benda bermassa 10 kg pada mulanya bergerak dengan kelajuan 5 m/s. Sesaat kemudian benda itu bergerak dengan kelajuan 10 m/s. Tentukan usaha total yang dikerjakan pada benda tersebut.

Diketahui :Massa benda (m) = 10 kgKelajuan awal (vo) = 5 m/sKelajuan akhir (vt) = 10 m/sDitanya : usaha totalJawab :Usaha total :

Usaha total adalah 375 Joule.

3. Sebuah mobil bermassa 2000 kg bergerak dengan kelajuan 10 m/s pada arah mendatar. Tiba-tiba pengemudi mengurangi kelajuan mobil menjadi 5 m/s. Usaha yang dilakukan pengemudi pada mobil adalah…

Diketahui :Massa mobil (m) = 2000 kgKelajuan awal (vo) = 10 m/sKelajuan akhir (vt) = 5 m/sDitanya : usaha totalJawab :

Soal No. 5Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F1 dan F2 pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut

Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2!

W = (F1 − F2) x S120 = (36 − F2) x 5 120 / 5 = 36 − F2

24 = 36 − F2

F2 = 36 − 24F2 = 12 Newton

Soal No. 6Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.

Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan!

Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikianW = Δ Ep W = m x g x hW = 0,300 x 10 x 0,80W = 2,4 joule

Soal No. 7Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!

Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :

P = W / t

dimana

W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga!

W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule

Dengan demikian :P = W/tP = 1350 / 6 P = 225 watt

Soal No. 8Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 newton dan berpindah sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada peti

W = F x sW = 400 x 4W = 1600 joule