pembahasan soal hukum newton

Pembahasan Soal Hukum Newton | Fisika SMA Kelas X http://gurumuda.net

Contoh soal hukum II Newton

1. Benda bermassa 1 kg bergerak dengan percepatan konstan 5 m/s2. Berapa besar resultan gaya yangmenggerakan benda tersebut ?PembahasanDiketahui :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 makabenda akan mengalami percepatan, di mana besar percepatan berbanding lurus dengan besar resultan gayadan berbanding terbalik dengan massa benda. Arah percepatan benda sama dengan arah resultan gaya.Secara matematis :∑F = m aKeterangan 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 :∑F = m a ∑F = (1 kg)(5 m/s2) = 5 kg m/s2 = 5 Newton

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

Pembahasan Diketahui :Massa balok (m) = 1 kgGaya (F) = 2 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :a = ∑F / ma = 2 / 1a = 2 m/s2

Arah percepatan balok = arah gaya F

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

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

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 1

http://gurumuda.net/


Resultan gaya yang bekerja pada balok adalah :∑F = F1 – F2 = 5 – 3 = 2 NewtonBesar percepatan balok adalah :a = ∑F / ma = 2 / 2a = 1 m/s2

Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1

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

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 :Resultan gaya yang bekerja pada balok adalah :∑F = F1x – F2 = 5 – 1 = 4 NewtonBesar percepatan balok adalah :a = ∑F / ma = 4 / 2a = 2 m/s2

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...

Pembahasan Diketahui :Massa balok 1 (m1) = 1 kgMassa balok 2 (m2) = 2 kgF1 = 10 NewtonF2 = 1 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan balok (a)Jawab :Resultan gaya yang bekerja pada balok adalah :∑F = F1 – F2 = 10 – 1 = 9 NewtonBesar percepatan balok adalah :a = ∑F / (m1 + m2)a = 9 / (1 + 2)a = 9 / 3

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 2



a = 3 m/s2

Arah percepatan balok = arah resultan gaya = arah F1

Contoh soal gaya berat

1. Sebuah benda bermassa 1 kg. Jika percepatan gravitasi = 10 m/s2, berapa berat benda tersebut ?PembahasanDiketahui :Massa benda (m) = 1 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Berat benda (w)

Jawab :Rumus gaya berat :w = m g Keterangan : m = massa (satuan internasionalnya kilogram, disingkat kg)g = percepatan gravitasi (satuan internasionalnya meter per sekonkuadrat, disingkat m/s2)w = gaya berat (satuan internasionalnya adalah kg m/s2 aliasNewton)Berat benda adalah :w = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 Newton

2. Perhatikan gambar (a) dan (b) di bawah. (a) Gambarkan vektor gaya berat benda, pada gambar (a).(b) Gambarkan vektor gaya berat, komponen vektor gaya berat yang sejajar bidang miring dan komponenvektor gaya berat yang tegak lurus bidang miring, pada gambar (b) !

Pembahasan

Arah gaya berat (w) tegak lurus ke bawah atau tegak lurusmenuju pusat bumi.wx = komponen horisontal gaya berat dan wy = komponenvertikal gaya berat.

3. Jika massa benda = 1 kg dan percepatan gravitasi = 10 m/s2, tentukan (a) besar gaya berat (b) besarkomponen vektor gaya berat yang sejajar bidang miring dan besar komponen vektor gaya berat yang tegaklurus bidang miring

PembahasanBesar gaya berat :w = m g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 NewtonBesar komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :wx = w sin 30o = (10 N)(0,5) = 5 NewtonBesar komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :Wy = w cos 30o = (10 N)(0,5√3) = 5√3 Newton

Contoh soal gaya gesek1. Balok bermassa 1 kg sedang diam di atas permukaan bidang datar kasar. Koefisien gesek statis adalah0,4 dan percepatan gravitasi 10 m/s2. Tentukan (a) besar gaya gesek statis (b) besar gaya tarik F minimumagar balok mulai bergerak!

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 3



Pembahasan

Diketahui :Massa balok (m) = 1 kg

Koefisien gesek statis ( ) = 0,4

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Gaya berat (w) = m g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 NewtonGaya normal (N) = w = 10 NewtonDitanya :(a) Besar gaya gesek statis (b) besar gaya tarik (F) minimumJawab :(a) Besar gaya gesek statis (fs)Rumus gaya gesek statis :

fs = N

fs = (0,4)(10 N) = 4 Newton(b) Besar gaya tarik (F) minimumJika benda ditarik dengan gaya F tetapi benda masih diam maka pada benda bekerja gaya gesek statis.Apabila benda ditarik dengan gaya F dan benda sudah bergerak maka pada benda bekerja gaya gesekkinetis. Gaya gesek statis menghambat gerakan benda dan seperti pada gambar, arah gaya gesek statisberlawanan dengan arah gaya tarik (F). Ketika gaya tarik (F) mempunyai besar yang sama dengan gayagesek statis, maka benda tepat akan bergerak (benda masih diam). Benda mulai bergerak ketika gaya tariklebih besar dari gaya gesek statis. Jadi gaya tarik (F) minimum agar balok mulai bergerak adalah 4 Newton. 2. Balok bermassa 1 kg yang terletak di atas permukaan bidang datar kasar ditarik dengan gaya Fsedemikian rupa hingga balok bergerak lurus beraturan. Jika koefisien gesek koefisien gesek kinetis 0,1.Tentukan besar gaya tarik F! (g = 10 m/s2)

PembahasanDiketahui :

Koefisien gesek kinetis ( ) = 0,1

Massa balok (m) = 1 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Gaya berat (w) = m g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 NewtonGaya normal (N) = w = 10 NewtonDitanya : F Jawab :Balok bergerak lurus beraturan = balok bergerak dengan kecepatan konstan = balok bergerak tanpapercepatan. Hukum I Newton menyatakan bahwa jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda = 0maka benda diam atau bergerak dengan kecepatan konstan.

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 4



Balok bergerak dengan kecepatan konstan karenanya resultan gaya yang bekerja pada balok = 0. Agarresultan gaya = 0 maka selain gaya tarik F ke kanan, harus terdapat gaya yang mempunyai besar samadengan F tetapi arah gaya tersebut ke kiri. Gaya yang dimaksud adalah gaya gesek kinetis, gaya gesekkinetis bekerja pada balok ketika benda sedang bergerak. Secara matematis :∑F = 0F – fs = 0F = fs

Besar gaya gesek kinetis :

fs = N = (0,1)(10 N) = 1 Newton

Karena benda bergerak lurus beraturan maka besar gaya tarik F = fs = 1 Newton

3. Kotak bermassa 1 kg sedang meluncur ke bawah dengan kecepatan konstan di atas permukaan bidangmiring kasar. Tentukan koefisien gesek kinetis... (g = 10 m/s2)

Pembahasan

Keterangan gambar :w = gaya berat, wx = komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring, wy = komponen gayaberat tegak lurus bidang miring, N = gaya normal, fk = gaya gesek kinetis.Diketahui :Massa kotak (m) = 1 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Gaya berat (w) = m g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 Newtonwx = w sin 30o = (10 N)(0,5) = 5 Newton

wy = w cos 30 = (10 N)(0,5 ) = 5 Newton

Gaya normal (N) = wy = 5 Newton

Ditanya : koefisien gesek kinetis ( )

Jawab :Kotak meluncur ke bawah dengan kecepatan konstan karenanya resultan gaya = 0. Kotak bergerak padapermukaan bidang miring, di mana pada permukaan bidang miring terdapat gaya wx dan fk. Kedua gayaini mempunyai besar yang sama tetapi arahnya berlawanan sehingga resultan gaya = 0.∑F = 0wx – fk = 0wx = fk

wx = N

5 = (5 )

= 5 / 5

= 1 / = 0,58

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 5



Contoh soal penerapan hukum Newton pada gerak lurus di permukaan bidang datar licin (tidakada gaya gesek)

1. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, gayadorong F adalah 12 Newton. Besar dan arah percepatan kedua balok adalah...

PembahasanDiketahui :m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2, F = 12 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan kedua balokJawab :

= m a

F = (m1 + m2) a12 = (2 + 4) a12 = 6 aa = 12 / 6a = 2 m/s2 Besar percepatan balok = 2 m/s2, arah percepatan balok = arah resultan gaya = ke kanan.

2. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, gayadorong F adalah 24 N. Besar dan arah percepatan kedua balok adalah...

PembahasanDiketahui :m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2, F = 24 NewtonDitanya : besar dan arah percepatan kedua balokJawab :

= m a

F = (m1 + m2) a24 = (2 + 4) a24 = 6 aa = 24 / 6a = 4 m/s2 Besar percepatan balok = 4 m/s2, arah percepatan balok = arah resultan gaya = ke kanan.

Contoh soal penerapan hukum Newton pada gerak lurus di permukaan bidang datar kasar (adagaya gesek)

1. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, gayadorong F adalah 40 Newton. Koefisien gesek kinetis antara balok 1 dengan permukaan lantai kasar adalah0,2 dan koefisien gesek kinetis antara balok 2 dengan permukaan lantai kasar adalah 0,3. Tentukan (a)

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 6



Besar dan arah percepatan kedua balok adalah... (b) Besar gaya yang dikerjakan balok 1 pada balok 2 danbesar gaya yang dikerjakan balok 2 pada balok 1.

Pembahasan

Diketahui :m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2, F = 40 Newton,

= 0,2, = 0,3

Berat balok 1 (w1) = m1 g = (2)(10) = 20 NewtonBerat balok 2 (w2) = m2 g = (4)(10) = 40 NewtonGaya normal pada balok 1 (N1) = w1 = 20 NewtonGaya normal pada balok 2 (N2) = w2 = 40 Newton

Gaya gesek kinetis pada balok 1 (fk1) = ( )(N1) = (0,2)(20) = 4 Newton


Jawab :(a) Besar dan arah percepatan kedua balok

= m a

F - fk1 - fk2 = (m1 + m2) a40 – 4 – 12 = (2 + 4) a24 = 6 aa = 24 / 6a = 4 m/s2 Besar percepatan balok = 4 m/s2, arah percepatan balok = arah resultan gaya = ke kanan.

(b) Besar gaya yang dikerjakan balok 1 pada balok 2 (F12) dan besar gaya yang dikerjakan balok 2 padabalok 1 (F21)F12 dan F21 merupakan gaya aksi reaksi. Untuk menghitung besar gaya F12 dan F21, kedua benda ditinjausecara terpisah. Terlebih dahulu tinjau balok 2. Gaya-gaya yang bekerja pada balok 2 pada arah horisontaladalah F12 dan fk2.

= m a

F12 - fk2 = (m2) aF12 - 12 = (4)(4)F12 - 12 = 16F12 = 16 + 12F12 = 28 NewtonF12 dan F21 merupakan gaya aksi reaksi yang mempunyai besar sama tetapi arahnya berlawanan. KarenaF12 = 28 Newton maka F21 = 28 Newton.

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 7



2. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, gayadorong F adalah 40 N. Koefisien gesek kinetis antara balok 1 dan permukaan lantai kasar adalah 0,2.Koefisien gesek kinetis antara balok 2 dan permukaan lantai kasar adalah 0,3. Tentukan (a) besar dan arahpercepatan kedua balok (b) besar gaya tegangan tali. Abaikan massa tali.

PembahasanDiketahui :m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2, F = 40 Newton,

= 0,2, = 0,3

Berat balok 1 (w1) = m1 g = (2)(10) = 20 NewtonBerat balok 2 (w2) = m2 g = (4)(10) = 40 NewtonGaya normal pada balok 1 (N1) = w1 = 20 NewtonGaya normal pada balok 2 (N2) = w2 = 40 Newton



Jawab :(a) besar dan arah percepatan kedua balok

= m a

F - fk1 - fk2 = (m1 + m2) a40 – 4 – 12 = (2 + 4) a24 = 6 aa = 24 / 6a = 4 m/s2 Besar percepatan balok = 4 m/s2, arah percepatan balok = arah resultan gaya = ke kanan.

(b) besar gaya tegangan tali. Abaikan massa tali.Tinjau balok 1. Gaya-gaya yang bekerja pada balok 1 pada arah horisontal (mendatar) adalah gayategangan tali 1 (T1) yang arahnya ke kanan dan gaya gesek kinetis 1 (fk1) yang arahnya ke kiri.

= m a

T1 - fk1 = m1 aT1 - 4 = (2)(4)T1 - 4 = 8T1 = 8 + 4 = 12 NewtonTinjau balok 2. Gaya-gaya yang bekerja pada balok 2 pada arah horisontal (mendatar) adalah gayategangan tali 2 (T2) yang arahnya ke kiri dan gaya gesek kinetis 2 (fk2) yang arahnya ke kiri dan gaya tarik(F) yang arahnya ke kanan.

= m a

F - T2 - fk2 = m2 a40 – T2 – 12 = (4)(4)28 - T2 = 16T2 = 28 – 16 = 12 Newton. Jadi besar gaya tegangan tali = T1 = T2 = T = 12 Newton

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 8



Contoh soal penerapan hukum Newton pada bidang miring licin (tidak ada gaya gesek)

1. Massa balok adalah 2 kg, percepatan gravitasi = 10 m/s2. Tentukan (a) resultan gaya yang mempercepatbalok (b) besar percepatan balok.

PembahasanDiketahui :Massa balok (m) = 2 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok (w) = m g = (2)(10) = 20 Newtonwx = w sin 30 = (20)(0,5) = 10 Newtonwy = w cos 30 = (20)(0,5√3) = 10√3 NewtonJawab :(a) resultan gaya yang mempercepat balokBidang miring licin di mana gesekan dianggap tidak ada. Karenanya gaya yang mempengaruhi gerakanbalok hanya wx ∑F = wx

∑F = 10 Newton(b) besar percepatan balok∑F = m a10 = (2) aa = 10 / 2 a = 5 m/s2

Besar percepatan balok adalah 5 m/s2, arah percepatan balok adalah ke bawah.

2. Balok berada di atas permukaan bidang miring licin tanpa gesekan. Massa balok adalah 3 kg,percepatan gravitasi adalah 10 m/s2. Tentukan besar gaya F jika (a) balok diam (b) balok bergerak kebawah dengan percepatan 2 m/s2 (c) balok bergerak ke atas dengan percepatan konstan 2 m/s2.

PembahasanDiketahui :Massa balok (m) = 3 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok (w) = m g = (3)(10) = 30 Newtonwx = w sin 30 = (30)(0,5) = 15 Newtonwy = w cos 30 = (30)(0,5√3) = 15√3NewtonJawab :(a) Tentukan F jika balok diam.Hukum I Newton menyatakan bahwa benda diam jika resultan gaya sama dengan nol.∑F = 0

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 9



F – wx = 0F = wx

F = 15 Newton(b) Tentukan F jika balok bergerak ke bawah dengan percepatan 2 m/s2 ∑F = m awx – F = m a15 – F = (3)(2)15 – F = 6F = 15 – 6F = 9 Newton(c) Tentukan F jika balok bergerak ke atas dengan percepatan konstan 2 m/s2

∑F = m aF - wx = m aF – 15 = (3)(2)F – 15 = 6F = 15 + 6F = 21 Newton

Contoh soal penerapan hukum Newton pada bidang miring kasar (ada gaya gesek)

1. Massa balok adalah 2 kg, percepatan gravitasi = 10 m/s2, koefisien gesek statis dan kinetis adalah 0,2dan 0,1. Apakah balok diam atau bergerak ? Jika balok bergerak, tentukan (a) resultan gaya yangmempercepat balok (b) besar dan arah percepatan balok !

PembahasanDiketahui :Massa (m) = 2 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Koefisien gesek statis = 0,2Koefisien gesek statis = 0,1Berat balok (w) = m g = (2)(10) = 20 Newtonwx = w sin 30o = (20)(0,5) = 10 Newton wy = w cos 30o = (20)(0,5√3) = 10√3 NewtonGaya normal (N) = wy = 10√3 NewtonGaya gesek statis (fs) = (0,2)(10√3) = 2√3 Newton Gaya gesek kinetis (fk) = (0,1)(10√3) = √3 Newton Ditanya : apakah balok diam atau bergerak ? jika bergerak, tentukan resultan gaya yang mempercepatbalok dan percepatan balok!Jawab :Balok diam jika wx < fs, balok bergerak jika wx > fs. Karena wx = 10 Newton dan fs = 2√3 Newton makadisimpulkan balok bergerak ke bawah.(a) resultan gaya yang mempercepat balokKetika balok bergerak, gaya gesek yang bekerja pada balok adalah gaya gesek kinetis (fk).∑F = wx – fk = 10 - √3 = 10 – 1,7 = 8,3 Newton

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 10



(b) besar dan arah percepatan balok ∑F = m a8,3 = (2) aa = 4,15 Besar percepatan balok adalah 4,15 m/s2 dan arah percepatan balok adalah ke bawah.

2. Massa balok adalah 4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s2. Koefisien gesek statis dan kinetis adalah0,4 dan 0,2. Jika besar gaya F adalah 40 Newton, apakah balok diam atau bergerak ? Jika balok bergerak,tentukan (a) resultan gaya yang mempercepat balok (b) besar dan arah percepatan balok!

PembahasanDiketahui :Massa (m) = 4 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Koefisien gesek statis = 0,4Koefisien gesek statis = 0,2Berat balok (w) = m g = (4)(10) = 40 Newtonwx = w sin 30o = (40)(0,5) = 20 Newton wy = w cos 30o = (40)(0,5√3) = 20√3 NewtonGaya normal (N) = wy = 20√3 NewtonGaya gesek statis (fs) = (0,4)(20√3) = 8√3 Newton Gaya gesek kinetis (fk) = (0,2)(20√3) = 4√3 Newton F = 40 NewtonDitanya : apakah balok diam atau bergerak ? jika bergerak, tentukan resultan gaya yang mempercepatbalok dan percepatan balok!Jawab :Balok bergerak ke bawah jika F < wx + fs. Balok bergerak ke atas jika F > wx + fs. F = 40 Newton, wx = 20Newton dan fs = 8√3 = 13,6 Newton maka disimpulkan balok bergerak ke atas karena F lebih besar dariwx + fs.(a) resultan gaya yang mempercepat balokKetika balok bergerak, gaya gesek yang bekerja pada balok adalah gaya gesek kinetis (fk).∑F = F - wx + fk = 40 – 20 - 8√3 = 40 – 20 – 13,6 = 6,4 Newton(b) besar dan arah percepatan balok ∑F = m a6,4 = (4) aa = 1,6 Besar percepatan balok adalah 1,6 m/s2 dan arah percepatan balok adalah ke atas.

Contoh soal penerapan hukum Newton pada gerak lurus lift atau elevator

1. Seseorang bermassa 50 kg berada di dalam lift. Percepatan gravitasi = 10 m/s2. Tentukan besar gayanormal yang dikerjakan lantai lift pada orang tersebut jika :(a) lift diam

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 11



(b) lift bergerak ke bawah dengan kecepatan konstan (c) lift bergerak ke atas dengan percepatan 5 m/s2 (d) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 5 m/s2 (e) lift jatuh bebasPembahasan

Diketahui :Massa orang (m) = 50 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat orang (w) = m g = (50)(10) = 500 NewtonJawab :(a) lift diamLift diam, tidak ada percepatan (a = 0)

Gaya yang arahnya ke atas bertanda positif, gaya yang arahnya ke bawah bertanda negatif

= m a

N - w = 0 N = w N = 500 Newton(b) lift bergerak ke bawah dengan kecepatan konstan Lift bergerak dengan kecepatan konstan, tidak ada percepatan (a = 0) Gaya yang arahnya ke atas bertanda positif, gaya yang arahnya ke bawah bertanda negatif

= m a

N - w = 0 N = w N = 500 Newton(c) lift bergerak ke atas dengan percepatan 5 m/s 2 Lift bergerak ke atas dengan percepatan (a) 5 m/s2 Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan liftbertanda negatifN – w = m aN = w + m aN = 500 + (50)(5) N = 500 + 250N = 750 NewtonBesar gaya normal (N) sama dengan berat (w), karenanya ketika lift bergerak ke atas, tubuh orang tersebutterasa lebih berat. Dengan kata lain, ketika lift bergerak ke atas, berat semu orang tersebut menjadi lebihbesar. Jika orang tersebut berdiri di atas timbangan maka ketika lift bergerak ke atas, timbangan akanmenunjukan massa orang tersebut lebih besar.(d) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 5 m/s 2 Lift bergerak ke bawah dengan percepatan (a) 5 m/s2 Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan liftbertanda negatifw – N = m aN = w – m aN = 500 – (50)(5)N = 500 – 250N = 250 Newton

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 12



Ketika lift bergerak ke bawah, tubuh orang tersebut terasa lebih ringan. Dengan kata lain, ketika liftbergerak ke bawah, berat semu orang tersebut menjadi lebih besar. Jika orang tersebut berdiri di atastimbangan maka ketika lift bergerak ke bawah, timbangan akan menunjukan massa orang tersebut lebihkecil.(e) lift jatuh bebasLift jatuh bebas artinya lift bergerak ke bawah, di mana percepatan lift (a) = percepatan gravitasi (g).Misalnya g = 10 m/s2 maka a = 10 m/s2

Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan liftbertanda negatifw – N = m aN = w – m aN = 500 – (50)(10)N = 500 – 500N = 0 Ketika lift jatuh bebas, berat semu orang tersebut sama dengan nol. Dengan kata lain, orang tersebut akanmerasa ia tidak mempunyai berat. Jika orang tersebut berdiri di atas timbangan maka ketika lift bergerakke bawah, timbangan akan menunjukan massa orang tersebut sama dengan nol. Kondisi ini mirip sepertiketika seseorang berada di ruang tanpa gaya gravitasi.

2. Tentukan besar gaya tegangan kabel penyanggah lift bermassa 2000 kg, jika :(a) lift diam (b) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 5 m/s2 (c) lift bergerak ke atas dengan percepatan 5 m/s2 (d) lift jatuh bebasAnggap percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

PembahasanDiketahui :Massa lift (m) = 2000 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat lift (w) = m g = (2000)(10) = 20.000 NewtonJawab :(a) lift diam Lift diam, tidak ada percepatan (a = 0)

Gaya yang arahnya ke atas bertanda positif, gaya yang arahnya ke bawah bertanda negatif

= m a

T - w = 0 T = w T = 20.000 NewtonKetika lift diam, besar gaya tegangan tali (T) = berat lift (w) = 20.000 Newton(b) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 5 m/s 2 Lift bergerak ke bawah dengan percepatan (a) 5 m/s2 Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan liftbertanda negatifw – T = m aT = w – m aT = 20.000 – (2000)(5)T = 20.000 – 10.000

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 13



T = 10.000 NewtonKetika lift bergerak ke bawah, gaya tegangan tali (T) menjadi lebih kecil dibandingkan ketika lift diam.(c) lift bergerak ke atas dengan percepatan 5 m/s 2

Lift bergerak ke atas dengan percepatan (a) 5 m/s2 Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan liftbertanda negatifT – w = m aT = w + m aT = 20.000 + (2000)(5)T = 20.000 + 10.000T = 30.000 NewtonKetika lift bergerak ke atas, gaya tegangan tali (T) menjadi lebih besar dibandingkan ketika lift diam.

(d) lift jatuh bebasLift jatuh bebas artinya lift bergerak ke bawah, di mana percepatan lift (a) = percepatan gravitasi (g).Misalnya g = 10 m/s2 maka a = 10 m/s2

Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan liftbertanda negatifw – T = m aT = w – m aT = 20.000 – (2000)(10)T = 20.000 – 20.000T = 0Ketika lift jatuh bebas, gaya tegangan tali (T) berubah menjadi nol. Karena gaya tegangan tali besarnyasama dengan berat lift maka ketika gaya tegangan tali bernilai nol maka berat lift juga seolah-olah bernilainol. Situasi ini mirip seperti ketika sebuah benda berada di ruang hampa gravitasi atau ruang angkasa yangtidak ada gaya gravitasi.

Contoh soal penerapan hukum Newton pada sistem beban, tali dan katrol

1. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah 3 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s2. Tentukan(a) besar dan arah percepatan sistem (b) besar gaya tegangan tali!

PembahasanDiketahui :Massa balok 1 (m1) = 2 kgMassa balok 2 (m2) = 3 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok 1 (w1) = m1 g = (2)(10) = 20 NewtonBerat balok 2 (w2) = m2 g = (3)(10) = 30 Newton

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 14



Jawab :(a) besar dan arah percepatan sistem w2 > w1 karenanya balok 2 bergerak ke bawah, balok 1 bergerak ke atas. Jadi sistem bergerak searahputaran jarum jam. Gaya yang searah gerakan sistem, yakni w2 dan T1, bertanda positif. Gaya yangberlawanan arah dengan gerakan sistem, yakni T2 dan w1, bertanda negatif. ∑F = m aw2 – T2 + T1 - w1 = (m1 + m2) aGaya tegangan tali sama besar pada setiap bagian tali.Jadi T1 = T2 = Tw2 – T + T - w1 = (m1 + m2) aw2 – w1 = (m1 + m2) a30 – 20 = (2 + 3) a10 = 5 aa = 10 / 5a = 2 m/s2 Besar percepatan sistem adalah 2 m/s2.(b) besar gaya tegangan tali Tinjau balok 2. Terdapat dua gaya yang bekerja pada balok 2. Pertama, gaya berat balok 2 (w2) yang arahnya ke bawah,searah dengan gerakan balok 2, sehingga bertanda positif. Kedua, gaya tegangan tali pada balok 2 (T2)yang arahnya ke atas, berlawanan dengan arah gerakan balok 2, sehingga bertanda negatif. Terapkanhukum II Newton :∑F = m aw2 – T2 = m2 a30 – T2 = (3)(2)30 – T2 = 6T2 = 30 – 6T2 = 24 NewtonTinjau balok 1. Terdapat dua gaya yang bekerja pada balok 1. Pertama, gaya berat balok 1 (w1) yang arahnya ke bawah,berlawanan dengan arah gerakan balok 1, sehingga bertanda negatif. Kedua, gaya tegangan tali pada balok1 (T1) yang arahnya ke atas, searah dengan arah gerakan balok 1, sehingga bertanda positif. Terapkanhukum II Newton :∑F = m aT1 – w1 = m1 aT1 – 20 = (2)(2)T1 – 20 = 4T1 = 20 + 4T1 = 24 NewtonBesar gaya tegangan tali = T1 = T2 = T = 24 Newton

2. Balok 1 berada di atas bidang datar kasar ada gesekan. Massa balok 1 adalah 2 kg, massa balok 2 adalah4 kg, percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, koefisien gesek statis dan kinetis adalah 0,4 dan 0,3. Apakahsistem diam atau bergerak ? Jika sistem bergerak, tentukan besar dan arah percepatan sistem!

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 15



PembahasanGaya tegangan tali (T) tidak digambarkan karena seperti pada perhitungan soal sebelumnya, gayategangan tali pada akhirnya dilenyapkan dari persamaan. Jika ditanyakan dalam soal maka gaya tegangantali perlu digambarkan tetapi jika tidak ditanyakan dalam soal maka abaikan saja.Diketahui :Massa balok 1 (m1) = 2 kgMassa balok 2 (m2) = 4 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Koefisien gesek statis ( ) = 0,4

Koefisien gesek kinetis ( ) = 0,3

Berat balok 1 (w1) = m1 g = (2)(10) = 20 NewtonBerat balok 2 (w2) = m2 g = (4)(10) = 40 NewtonGaya normal pada balok 1 (N) = w1 = 20 Newton

Gaya gesek statis pada balok 1 (fs) = N = (0,4)(20) = 8 Newton

Gaya gesek kinetis pada balok 1 (fk) = N = (0,3)(20) = 6 Newton

Ditanya : apakah sistem diam atau bergerak ? jika bergerak, tentukan besar dan arah percepatan sistem!Jawab :Karena w2 > fs (40 Newton > 8 Newton) maka sistem bergerak, di mana balok 2 bergerak vertikal kebawah dan balok 1 bergerak horisontal ke kanan. Ketika sistem sedang bergerak, gaya gesek yang bekerjapada balok 1 adalah gaya gesek kinetis (fk). Terapkan hukum II Newton :∑F = m aw2 – fk = (m1 + m2) a40 – 6 = (2 + 4) a34 = 6 a

a = 34 / 6 = 17 / 3a = 5,7 m/s2

Besar percepatan sistem adalah 5,7 m/s2

© 2014 | A. San Lohat, S. Pd. 16


pembahasan soal hukum newton

Documents