Soal Hukum Newton dan Pembahasan

Soal 1
Gaya 50 N digunakan untuk menarik benda 10 kg sepanjang suatu meja datar. Jika gaya gesekan 15 N yang menghambat gerak bekerja pada benda itu, hitung:
(a) resultan gaya pada benda
(b) percepatan benda

Jawab:
Diketahui : gaya tarik F = 50 N, massa benda m = 10 kg, gaya gesek Fg = 15 N
(a) Resultan gaya diberikan oleh
F = F + (–Fg) = 50 - 15
     = 35 N
(b) Percepatan yang dialami benda adalah
F = ma
35 = ma
35 = 10a
a  = 3,5 m.s-2

Soal 2
Pada suatu saat gaya hambatan udara 250 N bekerja pada seorang penerjun payung. Jika massa penerjun berikut payungnya 75 Kg, berapa percepatan jatuh kebawah yang dialami penerjun saat itu?

Jawab:
Diketahui: gaya hambatan udara f  = 250 N, massa total m = 75 kg.
Dengan menggunakan hukum II Newton kita peroleh
F = ma
W – f = ma
mgf = ma
75 x 10 – 250 = 75a
750 – 250 = 75a
a = 6,6 m.s-2

Soal 3
Sebuah lokomotif (kepala kereta api) yang bermassa 8000 kg mampu menarik gerbong yang bermassa 40.000 kg dengan percepatan tetap 1,20 m/s². Jika lokomotif digunakan untuk menarik gerbong yang bermassa 16.000 kg, berapa percepatan yang dihasilkannya?

Jawab:
Diketahui: percepatan a1 = 1,2 m.s-2 dengan massa total m1 = 8000 + 40000 = 48000 kg, maka gaya pada lokomotif yang diperlukan untuk menarik massa ini adalah
F = m1a1 = 48000 x 1,2 = 57600 N
Dengan gaya yang sama lokomotif menarik gerbong yang bermassa 16000 kg (m2 = 8000 + 16000 = 24000 kg), maka
F = m2a2
57600 = 24000 x a2
a2 = 2,4 m.s-2

Soal 4
Sebuah gaya F yang dikerjakan pada benda bermassa m1 menghasilkan percepatan 2 m.s-2. Gaya yang sama dikerjakan pada benda kedua bermassa m2, menghasilkan percepatan 8 m.s-2.
(a) berapakah perbandingan m1 dan m2?
(b) jika m1 dan m2 di gabung, berapa percepatan yang dihasilkan gaya F?
Jawab:
a1 = 2 m.s-2
a2 = 8 m.s-2
(a) dengan menggunakan hukum II Newton kita dapat menyelesaikan masalah ini
∑F = m1a1 = m2a2
m1/m2 = a2/a1 = 8/2 = 4 : 1
(b) percepatan oleh gaya F jika kedua massa digabung,
m2 = m1/4, maka
massa total m1 + m2 = m1 + m1/4 = 5m1/4
∑F = (m1 + m2)a12
m1a1 = (m1 + m2)a12
m1 x 2 = (5m1/4)a12
a12 = 1,6 m.s-2

Soal 5
Sebuah partikel yang bermassa 2 kg bergerak lurus menyusuri sumbu x dengan besar kecepatan mula-mula 3 m/s kuadrat searah sumbu x positif. Bila gaya 6 N searah sumbu x negatif bekerja pada partikel itu selama 3 sekon. Tentukan kecepatan akhirnya!

Jawab:
Diketahui: massa partikel m = 2 kg, kecepatan awal partikel v0 = 3 m/s, gaya yang bekerja pada partike F = –6 N (berlawanan dengan gerak mula mula), waktu yang dibutuhkan t = 3 s.
Pertama kita mencari percepatan yang dialami partikel dengan menggunakan hukum II Newton
∑F = ma
–6 = 2a
a = –3 m.s-2
kecepatan ketika partikel bergerak selama 3 sekon adalah
v = v0 + at
   = 3 + (–3)(3)
v = –6 m.s-1
saat t = 3 s, partikel bergerak ke arah sumbu x negatif dengan kecepatan 6 m.s-1.

Soal 6
Sebuah pesawat terbang dengan massa 20 x 103 kg mendarat pada landasan dengan kecepatan horizontal 90 m.s-1 . Jika pesawat berhenti setelah menempuh jarak 100 m, hitung gaya pengereman yang bekerja pada pesawat itu.

Jawab:
Diketahui: massa pesawat m = 20000 kg, kecepatan awal v0 = 90 m/s, kecepatan akhir v = 0 (berhenti), dan jarak yang ditempuh besawat s = 100 m.
Kita lebih dulu mencari nilai percepatan yang dialami pesawat, dengan menggunakan
v² = v0² - 2as
0 = 90² - 2 x a x 100
200a = 8100
a = 40,5 m.s-2
maka gaya pengereman yang dialami pesawat adalah
F = ma
     = 20000 x 40,5
F = 810000 N = 810 kN

Soal 7
Menurut suatu model sederhana jantung mamalia, pada setiap detak jantung, kira-kira 20 g darah dipercepat dari 0,25 m/s menjadi 0,35 m/s dalam waktu 0,10 s. Hitung besar gaya yang dikerjakan otot mamalia.

Jawab:
Diketahui: massa darah yang mengalir m = 20 g = 0,02 kg, kecepatan awal v0= 0,25 m.s-1, kecepatan akhir v = 0,35 m.s-1 dan waktu tempuh t = 0,1 s, maka percepatan yang dialami darah adalah
v = v0 + at
0,35 = 0,25 + a x 0,1
a = 1,0 m.s-2
maka gaya yang dikerjakan otot mamalia adalah
F = ma
     = 0,02 x 1,0
F = 0,02 N = 20 mN

0 Response to "Soal Hukum Newton dan Pembahasan"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel