Soal Hukum II Newton dan Pembahasan

1. Dari Hukum II Newton dapat disimpulkan bahwa, jika gaya yang bekerja pada sebuah benda berubah, maka . . .

a. massa tidak berubah dan percepatannya berubah

b. volumenya berubah

c. massa dan percepatannya berubah

d. massa dan percepatannya tidak berubah 

e. massa berubah dan percepatannya tidak

Pembahasan :

Hukum II Newton:  ΣF = m.a

"Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan resultan gayanya dan berbanding terbalik dengan massa bendanya."

Jika gaya yang bekerja pada benda berubah, maka pada benda yang sama dipengaruhi oleh percepatan yang berubah.

Artinya, (a) massa tidak berubah dan percepatannya berubah.

 

2. Sebuah balok massanya 1 kg diletakkan diatas lantai licin ditarik dengan gaya F₁ dan F₂ seperti nampak pada gambar, maka besar dan arah percepatan yang bekerja pada benda adalah. . .

 

Pembahasan :

Massa, m = 1 kg

Gaya F₁ = -10 N (ke kiri)

Gaya F₂ = 10 N (ke kanan)

Sudut = 60°

Percepatan, a = ?

Untuk arah (+) ke kanan dan (-) ke kiri.

Gunakan rumusan Hukum II Newton

ΣF = m.a

- F₁ + F₂ cos 60° = m.a

- 10 + 10(½) = 1.a

- 10 + 5 = a

a = - 5 m/s² (ke kanan)

 

3. Benda bermassa 5 kg mula-mula berada dalam keadaan diam kemudian dipercepat oleh suatu gaya tetap sebesar 20 N. Setelah menempuh jarak 10 m, berapakah kecepatan akhir benda?

Pembahasan :

massa, m = 5 kg

gaya, F = 20 N

jarak, s = 10 m

diam, vo = 0

kecepatan akhir, vt = ?

Pertama, carilah nilai percepatan

F = ma

20 = 5.a

a = 4 m/s²

Maka, kecepatan akhir

vt² = vo² + 2.a.s

vt² = 0 + 2.4.10

vt² = 80

vt = 8,9 m/s

 

4. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak lurus selama 2 sekon dan mengalami perubahan kecepatan dari 4 m/s menjadi 8 m/s. Berapakah resultan gaya yang bekerja pada benda?

Pembahasan :

Massa, m = 4 kg

Waktu, t = 2 s

Kecepatan awal, v₁ = 4 m/s

Kecepatan akhir, v₂ = 8 m/s

Resultan gaya

ΣF = m.a

ΣF = m (v₂ - v₁)/t

ΣF = 4 (8 - 4)/2

ΣF = 8 N

 

5. Sebuah mobil massanya 1000 kg, mula mula diam, kemudian bergerak selama 5 sekon hingga kecepatannya mencapai 20 m/s. Gaya dorong (penggerak) yang dapat diperlukan  mobil tersebut adalah . . .

 

Pembahasan :

Massa, m = 1000 kg

Mulanya diam, v_o = 0

Waktu, t = 5 s

Kecepatan menjadi v_t = 20 m/s

Gaya dorong, F = ?

 

Berdasarkan Hukum II Newton

ΣF = m a

F = m (v_t - v_o)/t

F = 1000(20 - 0)/5

F = 4000 N

6. Suatu benda diberi gaya 45 N, benda tersebut memiliki percepatan 5 m/s². Besarnya percepatan yang dialami benda tersebut jika diberi gaya 72 N adalah . . . m/s²

Pembahasan :

Gaya, F = 45 N

Percepatan, a = 5 m/s²

Gaya, F' = 72 N

Percepatan, a' = ?

 

Percepatan dapat dihitung dengan cara perbandingan gaya berikut.

F'/F = a'/a

72/45 = a'/5

a' = 8 m/s²

7. Sebuah travel bag massanya 7 kg ditarik oleh gaya mendatar pada lantai licin dengan percepatan 2 m/s². Jika travel bag ditumpangi kardus sebesar 1 kg, maka percepatannya sekarang menjadi . . . m/s².

Pembahasan : 

Massa m₁ = 7 kg

Percepatan, a = 2 m/s²

Massa m₂ = 1 kg

Percepatan, a' = ?

 

Dapat dicari dengan perbandingan berikut.

m_1/(m₁ +m₂) = a'/a

7/(7+1) = a'/2

a' = 1,75 m/s²

8. Pada  sistem gambar di bawah ini diketahui massa A = 5 kg, B = 3 kg, dan C = 2 kg. Bilapercepatan gravitasi 10 m/s², F = 40 N, dan lantai licin, maka tegangan tali AB dan BC adalah . . .  [HOTS]

Pembahasan : 

Massa m_A = 5 kg

Massa m_B = 3 kg

Massa m_C = 2 kg

Massa total = 10 kg

Gaya F = 40 N

 

Tegangan tali dapat dihitung dari rumus:

T = (massa yang ditarik/massa total)*F

 

Tegangan tali AB

T₁ = (m_A/m_tot)F

T₁ = (5/10)40

T₁ = 20 N

 

Tegangan tali BC

T₂ = (m_A + m_B/mtot)F

T₂ = (8/10)40

T₂ = 32 N

9. Perhatikan gambar berikut!

Percepatan mobil tersebut adalah...

Pembahasan:

Massa, m = 400 kg

Gaya ke kanan, F₁ = 2700 N

Gaya ke kiri, F₂ = -300 N

Percepatan, a = ?

 

Berdasarkan Hukum II Newton

∑F = m.a

F₁ - F₂ = m.a

2700-300 = 400.a

2400 = 400 a

a = 6 m/s²

10. Sekelompok siswa melakukan percobaan dengan menggunakan benda berikut.
M₁ dan M₂ seperti gambar.

Benda tersebut diberi gaya F sebesar 45 N dan mengalami percepatan sebesar 1,5 m/s². Apabila M₁ diturunkan dan diberi gaya yang sama maka kesimpulan yang dapat diambil adalah percepatan benda...

A. lebih kecil dari semula 

B. setangah dari semula 

C. lebih besar dari semula 

D. sama dengan semula

 

Pembahasan:

*M₁ & M₂ 

F = 45 N

a = 1,5 m/s²

 

F = m.a

45 = (M₁+M₂ )(1,5)

M₁+M₂ = 30

10+M₂ = 30

M₂ = 20 kg

 

*M₂ (Tanpa M₁)

F' = F

a' = ?

 

Untuk menyelesaikan soal ini dpt dibuat persamaan

F' =  F

(M₂)(a') = (M₁+M₂)a

(20)(a') = 30 a

a' = (3/2)a

a' = 1,5 a

 

Artinya, percepatan menjadi lebih besar dari semula.

11. Sebuah benda ditarik dengan sebuah tali. Akan tetapi benda tetap tidak bergerak. Hal ini berarti... 

A. gaya gesek lebih besar dari gaya tarik 

B. gaya gesek lebih kecil dari gaya tarik 

C. gaya gesek sama besar dengan gaya tarik 

D. gaya tarik lebih besar dari gaya gesek

Pembahasan:

Benda yang ditarik dengan tali memiliki gaya tarik.

Jika benda tidak bergerak, berarti gaya tarik benda lebih kecil terhadap gaya gesek statis benda.

Dalam keadaan ini, gaya gesek lebih besar dari gaya tarik. Untuk membuat benda bergerak, gaya tarik harus lebih besar dari gaya gesek.

Share :