Pembahasan Soal SBMPTN Mekanika dan Hukum Newton 1

1. Gaya (F) sebesar 12 N bekerja pada sebuah benda yang massanya m₁ menyebabkan percepatan a₁ sebesar 8 m/s². Jika F bekerja pada benda yang bermassa m₂ maka percepatan yang ditimbulkannya adalah 2 m/s². Jika F bekerja pada benda bermassa m₁ + m₂, maka percepatan benda tersebut adalah ....

   1,2 m/s2 1,6 m/s2 2,4 m/s2 3,0 m/s2 3,6 m/s2

   
   Pembahasan :
   Untuk menjawab soal di atas, tentu kita harus memahami hukum Newton. Berdasarkan hukum Newton, hubungan antara gaya, massa dan percepata adalah sebagai berikut :
   

   F = m.a

   
   Dengan:
   F = gaya (N)
   m = massa benda (kg)
   a = percepatan yang dialami benda (m/s²)
   
   Pada soal, ada tiga benda yang akan kita tinjau yaitu benda pertama (m₁), benda kedua (m₂), dan benda ketiga (m₁ + m₂). Untuk mengetahui percepatan yang dialami benda ketiga, maka kita harus mengetahui terlebih dahulu massa benda pertama dan benda kedua.
   
   Massa Benda Pertama
   Dik F = 12 N, a₁ = 8 m/s².
   
   Berdasarkan hukum newton, maka massa benda pertama adalah :
   ⇒ F = m₁ .a₁
   ⇒ 12 = 8 m₁
   ⇒ m₁ = ¹²⁄₈
   ⇒ m₁ = ³⁄₂ kg
   
   Massa Benda Kedua
   Dik F = 12 N, a₂ = 2 m/s².
   
   Berdasarkan hukum newton, maka massa benda kedua adalah :
   ⇒ F = m₂ .a₂
   ⇒ 12 = 2 m₂
   ⇒ m₂ = ¹²⁄₂
   ⇒ m₂ = 6 kg
   
   Percepatan Benda Ketiga
   Dik F = 12 N, m₃ = m₁ + m₂ = ³⁄₂ + 6 = ¹⁵⁄₂
   
   Berdasarkan hukum newton, maka percepatan benda ketiga adalah :
   ⇒ F = m₃ .a₃
   ⇒ 12 = ¹⁵⁄₂.a₃
   ⇒ 24 = 15 a₃
   ⇒ a₃ = ²⁴⁄₁₅
   ⇒ a₃ = 1,6 m/s²
   

   Jawaban : B

2. Balok yang beratnya W ditarik sepanjang permukaan mendatar dengan kelajuan konstan v oleh gaya F yang bekerja pada sudut θ terhadap sumbu horizontal. Besarnya gaya normal yang bekerja pada balok tersebut oleh permukaan lantai adalah ....

   W + F cos θ W + F sin θ W - F sin θ W - F cos θ W

   
   Pembahasan :
   Karena balok ditarik dengan kelajuan konstan, maka balok bergerak dengan laju konstan. Berdasarkan hukum Newton pertama, benda akan cenderung diam atau bergerak lurus beraturan (kecepatan tetap) jika resultan gaya yang bekerja kepada benda tersebut sama dengan nol.
   
   Hukum Newton 1
   

   ∑F = 0

   
   Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada benda, maka kita perlu menggambar sketsanya sebagai berikut :
   
   

   

   
   Tinjau sumbu Horizontal
   Karena balok ditarik sepanjang permukaan datar, maka dalam arah horizontal ada dua gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya tarik dalam arah x (Fx) dan gaya gesekan (fs). Gaya gesek merupakan gaya yang berfungsi melawan gerak benda dan arahnya berlawanan dengan arah kecepatan.
   
   Berdasarkan Hukum Newton :
   ⇒ ∑Fx = 0
   ⇒ Fx - fs = 0
   ⇒ F cos θ - fs = 0
   
   Tinjau sumbu Vertikal
   Dalam arah vertikal, ada tiga gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya tarik dalam arah y (Fy), gaya berat (W), dan gaya normal (N). Karena benda tidak bergerak dalam arah vertikal (tidak ke bawah atau ke atas), maka berlaku hukum Newton pertama.
   
   Berdasarkan Hukum Newton :
   ⇒ ∑Fy = 0
   ⇒ Fy + N - W = 0
   ⇒ F sin θ + N - W = 0
   ⇒ N = W - F sin θ
   Jadi besar gaya normal yang bekerja pada balok adalah W - F sin θ.
   

   Jawaban : C

Share on: Facebook Twitter Google+ Linkedin Technorati Digg LintasMe

Related Articles :