Dinamika 2 Gaya Gesek
description
Transcript of Dinamika 2 Gaya Gesek
Fisika Study CenterNever Ending Learning
(/)
Dinamika 2 Gaya Gesek
Fisikastudycenter.com Contoh Soal dan Pembahasantentang Dinamika Gerak, Materi Fisika kelas 2 (XI) SMAdengan melibatkan gaya gesek dalam beberapa kasusdinamika, variasi menentukan nilai gaya normal, gayakontak dan penguraian gayagaya.
Rumus Rumus MinimalHukum Newton IΣ F = 0
→ benda diam atau → benda bergerak dengan kecepatan konstan / tetap atau → percepatan gerak benda nol atau → benda bergerak lurus beraturan (GLB)
Hukum Newton IIΣ F = ma → benda bergerak dengan percepatan tetap→ benda bergerak lurus berubah beraturan (GLBB)→ kecepatan gerak benda berubah
Gaya GesekGaya Gesek Statis → f = μ NGaya Gesek Kinetis → f = μ Ndengan N = gaya normal, μ = koefisien gesek statis, μ = koefisien gesek kinetis
Gaya BeratW = mg
Contoh Soal dan Pembahasan
Soal No. 1Perhatikan gambar berikut!
Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 12 N ke arah kanan. Jika koefisiengesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :a) Gaya normal b) Gaya gesek antara benda dan lantaic) Percepatan gerak benda
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Gayagaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:
s s
k k
s k
a) Gaya normal Σ F = 0N − W = 0N − mg = 0N − (10)(10) = 0N = 100 N
b) Gaya gesek antara benda dan lantaiCek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:f = μ Nf = (0,2)(100) = 20 NTernyata gaya gesek statis maksimum masih lebih besar dari gaya yang menarik benda (F) sehingga benda masihberada dalam keadaan diam. Sesuai dengan hukum Newton untuk benda diam :Σ F = 0 F − f = 012 − f = 0f = 12 N
c) Percepatan gerak bendaBenda dalam keadaan diam, percepatan benda NOL
Soal No. 2Perhatikan gambar berikut, benda mulamula dalam kondisi rehat!
Benda bermassa m = 10 kg berada di atas lantai kasar ditarik oleh gaya F = 25 N ke arah kanan. Jika koefisiengesekan statis antara benda dan lantai adalah 0,2 dengan koefisien gesekan kinetis 0,1 tentukan besarnya :a) Gaya normal b) Gaya gesek antara benda dan lantaic) Percepatan gerak bendad) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekon
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Gayagaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:
a) Gaya normal Σ F = 0N − W = 0N − mg = 0N − (10)(10) = 0N = 100 N
b) Gaya gesek antara benda dan lantaiCek terlebih dahulu gaya gesek statis maksimum yang bisa terjadi antara benda dan lantai:f = μ Nf = (0,2)(100) = 20 NTernyata gaya yang gesek statis maksimum (20 N) lebih kecil dari gaya yang menarik benda (25 N), Sehingga bendabergerak. Untuk benda yang bergerak gaya geseknya adalah gaya gesek dengan koefisien gesek kinetis :f = f = μ Nf = (0,1)(100) = 10 N
c) Percepatan gerak bendaHukum Newton II :Σ F = maF − f = ma25 − 10 = 10aa = / = 1,5 m/s
d) Jarak yang ditempuh benda setelah 2 sekonS = V t + / atS = 0 + / (1,5)(2 )S = 3 meter
Soal No. 3Perhatikan gambar berikut, benda 5 kg mulamula dalam kondisi tidak bergerak!
y
smaks s
smaks
x
ges
ges
ges
y
smaks s
smaks
ges k k
ges
x
ges
1510
2
o12
2
12
2
Jika sudut yang terbentuk antara gaya F = 25 N dengan garis mendatar adalah 37 , koefisien gesek kinetis permukaanlantai adalah 0,1 dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s tentukan nilai:a) Gaya normalb) Gaya gesekc) Percepatan gerak benda(sin 37 = 0,6 dan cos 37 = 0,8)
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Gayagaya pada benda diperlihatkan gambar berikut:
a) Gaya normalΣ F = 0N + F sin θ − W = 0N = W − F sin θ = (5)(10) − (25)(0,6) = 35 N
b) Gaya gesekJika dalam soal hanya diketahui koefisien gesek kinetis, maka dipastikan benda bisa bergerak, sehingga f = f :f = μ N f = (0,1)(35) = 3,5 N
c) Percepatan gerak bendaΣ F = maF cos θ − f = ma(25)(0,8) − 3,5 = 5a5a = 16,5a = 3,3 m/s
Soal No. 4Perhatikan gambar berikut, balok 100 kg diluncurkan dari sebuah bukit!
Anggap lereng bukit rata dan memiliki koefisien gesek 0,125. Percepatan gravitasi bumi 10 m/s dan sin 53 = 0,8,cos 53 = 0,6. Tentukan nilai dari :a) Gaya normal pada balokb) Gaya gesek antara lereng dan balokc) Percepatan gerak balok
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Gayagaya pada balok diperlihatkan gambar berikut:
a) Gaya normal pada balokΣ F = 0N − W cos θ = 0N − mg cos 53 = 0
o
2
o o
y
ges k
ges k
ges
x
ges
2
2 o
o
y
o
N − (100)(10)(0,6) = 0N = 600 Newton
b) Gaya gesek antara lereng dan balokf = μ Nf = (0,125)(600) = 75 newton
c) Percepatan gerak balokΣ F = maW sin θ − f = mamg sin 53 − f = ma(100)(10)(0,8) − 75 = 100aa = / = 7,25 m/s
Soal No. 5Balok A massa 40 kg dan balok B massa 20 kg berada di atas permukaan licin didorong oleh gaya F sebesar 120 Nseperti diperlihatkan gambar berikut!
Tentukan :a) Percepatan gerak kedua balokb) Gaya kontak yang terjadi antara balok A dan B
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)a) Percepatan gerak kedua balokTinjau sistem :Σ F = ma120 = (40 + 20) aa = / m/s
b) Gaya kontak yang terjadi antara balok A dan BCara pertama, Tinjau benda A :
Σ F = maF − F = m a120 − F = 40(2)F = 120 − 80 = 40 Newton
Cara kedua, Tinjau benda B :
Σ F = maF = m aF = 20(2) = 40 Newton
Soal No. 6Balok A dan B terletak pada permukaan bidang miring licin didorong oleh gaya F sebesar 480 N seperti terlihat padagambar berikut!
Tentukan :a) Percepatan gerak kedua balokb) Gaya kontak antara balok A dan B
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)a) Percepatan gerak kedua balok
ges k
ges
x
geso
ges
725100
2
12060
2
kontak A
kontak
kontak
kontak B
kontak
Tinjau Sistem :Gayagaya pada kedua benda (disatukan A dan B) terlihat pada gambar berikut:
Σ F = maF − W sin 37 = ma480 − (40 + 20)(10)(0,6) = (40 + 20) aa = / = 2 m/s
b) Gaya kontak antara balok A dan B
Cara pertama, tinjau balok A Gayagaya pada balok A terlihat pada gambar berikut :
Σ F = maF − W sin 37 − F = m a480 − (40)(10) (0,6) − F = (40)(2)480 − 240 − 80 = FF = 160 Newton
Cara kedua, tinjau benda B
Σ F = maF − W sin 37 = m aF − (20)(10)(0,6) =(20)(2)F = 40 + 120 = 160 Newton
Soal No. 7
Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar). Balok B beratnya 500 N. Koefisien gesekanantara A dan B = 0,2 dan koefisien gesekan antara B dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal untuk menggeserbalok B adalah....newtonA. 950 B. 750C. 600 D. 320E. 100 (Sumber Soal : UMPTN 1993)
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)f → gaya gesek antara balok A dan B
o
12060
2
Ao
kontak A
kontak
kontak
kontak
kontak Bo
B
kontak
kontak
AB
f → gaya gesek antara balok B dan lantai
f = μ Nf = (0,2)(100) = 20 N
f = μ Nf = (0,5)(100 + 500) = 300 N
Tinjau benda B
Σ F = 0F − f − f = 0F − 20 − 300 = 0F = 320 Newton
Soal No. 8Benda pertama dengan massa m = 6 kg dan benda kedua dengan massa m = 4 kg dihubungkan dengan katrol licinterlihat pada gambar berikut !
Jika lantai licin dan m ditarik gaya ke kanan F = 42 Newton, tentukan :a) Percepatan benda pertamab) Percepatan benda keduac) Tegangan tali T
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)a) Percepatan benda pertamaHubungan antara percepatan benda pertama (a ) dan percepatan benda kedua (a ) adalah:a = 2a ataua = / a
Tinjau m
F − 2T = m a42 − 2T = 4a42 − 2T = 4( / )a42 − 2T = 2a (Pers. 1)
Tinjau m
T = m aT = 6 a (Pers. 2)
Gabung Pers. 1 dan Pers. 242 − 2T = 2a42 − 2(6a ) = 2a42 = 14 aa = / = 3 m/s
b) Percepatan benda keduaa = / aa = / (3) = 1,5 m/s
c) Tegangan tali TT = 6a = 6(3) = 18 Newton
BL
AB AB
AB
BL BL
BL
x
AB BL
1 2
2
1 2
1 2
212 1
2
2 2
212 1
1
1
1 1
1
1
1 1
1
142
142
212 1
212
2
1
Soal No. 9Massa A = 4 kg, massa B = 6 kg dihubungkan dengan tali dan ditarik gaya F = 40 N ke kanan dengan sudut 37terhadap arah horizontal!
Jika koefisien gesekan kinetis kedua massa dengan lantai adalah 0,1 tentukan:a) Percepatan gerak kedua massab) Tegangan tali penghubung antara kedua massa
PembahasanTinjauan massa B :
Nilai gaya normal N :Σ F = 0N + F sin 37 = WN + (40)(0,6) = (6)(10)N = 60 − 24 = 36 N
Besar gaya gesek :f = μ Nf = (0,1)(36) = 3,6 N
Hukum Newton II:Σ F = maF cos 37 − f − T = ma(40)(0,8) − 3,6 − T = 6 a28,4 − T = 6 a → (persamaan 1)
Tinjauan gayagaya pada massa A
Σ F = maT − f = maT − μ N = maT − μ mg = maT − (0,1)(4)(10) = 4 aT = 4a + 4 → Persamaan 2
Gabung 1 dan 2 28,4 − T = 6 a28,4 − ( 4a + 4) = 6 a24,4 = 10aa = 2,44 m/s
b) Tegangan tali penghubung antara kedua massaT = 4a + 4 T = 4(2,44) + 4T = 13,76 Newton
Soal No. 10Diberikan gambar sebagai berikut!
o
yo
gesB k
gesB
xo
gesB
x
gesAk
k
2
Jika massa katrol diabaikan, tentukan:a) Percepatan gerak kedua bendab) Tegangan tali penghubung kedua benda
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Tinjau A
Σ F = maT − W sin 37 = m aT − (5)(10)(0,6) = 5 aT − 30 = 5a → (Persamaan 1)
Tinjau B
Σ F = maW sin 53 − T = m a(10)(0,8) − T = 10 a (10)(10)(0,8) − T = 10 a80 − T = 10aT = 80 − 10 a → (Persamaan 2)
Gabung 1 dan 2T − 30 = 5a (80 − 10 a) − 30 = 5 a15 a = 50a = / = / m/s
b) Tegangan tali penghubung kedua bendaT − 30 = 5aT − 30 = 5( / ) T = 46,67 Newton
Soal No. 11Diberikan gambar sebagai berikut:
Massa balok A = 6 kg, massa balok B = 4 kg. Koefisien gesekan kinetis antara balok A dengan B adalah 0,1 dankoefisien gesekan antara balok A dengan lantai adalah 0,2. Tentukan besar gaya F agar balok A bergerak lurusberaturan ke arah kanan, abaikan massa katrol!
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Tinjau B
x
Ao
A
x
Bo
B
5015
103
2
103
Related Searches
Hari Raya
Bahasa Inggris
Malay Language
Free ForeclosureListings
Meal Planner
Last Minute HotelDeals
Anti Aging Skin CareProducts
Buy A Cell Phone
?
Related Searchby Catered to You
Benda bergerak lurus beraturan → a =0Σ F = 0T − f =0T = f = μ N = μ mg= (0,1)(4)(10) = 4 N
Tinjau A
Σ F = 0F − T − f − f = 0dengan f = μ N = (0,2)(10)(10) = 20 N(Gaya normal pada A adalah jumlah berat A ditambah berat B, karena ditumpuk)Sehingga :F − 4 − 4 − 20 = 0F = 28 Newton
Soal No. 12Sebuah elevator bermassa 400 kg bergerak vertikal ke atas dari keadaan diam dengan percepatan tetap 2 m/s . Jikapercepatan gravitasi 9,8 m/s , maka tegangan tali penarik elevator adalah....A. 400 newtonB. 800 newtonC. 3120 newtonD. 3920 newtonE. 4720 newton(Sumber Soal : Proyek Perintis I 1981)
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)
Σ F = maT − W = maT − (400)(9,8) =(400)(2)T = 800 + 3920 = 4720 Newton
Soal No. 13 Dari soal nomor 12, tentukan tegangan tali penarik elevator jika gerakan elevator adalah ke bawah!
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Elevator bergerak ke bawah :Σ F = maW − T = ma(400)(9,8) − T = (400)(2)T = 3920 − 800 = 3120 Newton
Soal No. 14 Perhatikan susunan dua buah benda berikut ini:
x
BA
BA BA BA
x
AB AL
AL AL
2
2
y
y
Koefisien gesekan kinetis antara massa pertama dengan lantai adalah 0,1 , massa benda pertama = 4 kg dan massabenda kedua 6 kg. Tentukan :a) Percepatan gerak benda pertamab) Percepatan gerak benda kedua
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)a) Percepatan gerak benda pertamaHubungan percepatan benda pertama dan benda kedua adalah :a =2aataua = / a
Tinjau benda pertama
Σ F = m aT − f = 4 aT − μ N = 4aT − (0,1)(4)(10) = 4 aT = 4a + 4 → Persamaan 1
Tinjau benda kedua
Σ F = m aW − 2T = (6)( / a )60 − 2T = 3a → Persamaan 2
Gabung Persamaan 2 dan Persamaan 160 − 2T = 3 a60 − 2(4a + 4) = 3a60 − 8a − 8 = 3a52 = 11aa = / m/s
b) Percepatan gerak benda keduaa = / aa = / ( / ) = / m/s
Soal No. 15 Balok m bermassa 10 kg menempel pada dinding kasar dengan koefisien gesekan kinetis 0,1. Balok mendapat gayahorizontal F = 50 N dan gaya vertikal F .
Tentukan besar gaya vertikal F agar balok bergerak vertikal ke atas dengan percepatan 2 m/s !
Pembahasan (http://www.fisikastudycenter.com/)Tinjauan gaya yang bekerja pada m :
1 2
212 1
x 1 1
1
k 1
1
1
y 2 212 1
1
1
1 1
1 1
1
152
112
212 1
212
5211
2611
2
2 1
12
Σ F = 0N − F = 0N − 50 = 0N = 50 Newton
Σ F = maF − W − f = maF − mg − μ N = maF − (10)(10) − (0,1)(50) = 10(2)F = 20 + 100 + 5 = 125 Newton
Soal Latihan
Soal Latihan No.1 Benda bermassa 4 kg diberi kecepatan awal 10 m/s dari ujung bawah bidang miring seperti gambar.
Benda mengalami gaya gesek dari bidang sebesar 16 N dan sinα =0,85. Benda berhenti setelah menempuh jarak (A) 3 m (B) 4 m (C) 5 m (D) 6 m (E) 8 m (Sumber Soal : UM UGM 2009)
Soal Latihan No. 2Lima buah benda (sebutlah balok), masingmasing bermassa 2 kg, 3 kg, 4 kg, 5 kg dan 6 kg, dihubungkan dengan talitali tanpa massa (halus), lalu ditarik mendatar di atas lantai dengan gaya sebesar 40 N seperti gambar di bawah.
Koefisien gesek antara masingmasing benda dan lantai 0,1, percepatan gravitasi 10 m/s . Tentukan besar tegangantali penghubung benda :a) 2 kg dan 3 kg b) 4 kg dan 5 kg(Sumber gambar : UM UGM 2008)
(Rintisan Awal Fisikastudycenter.com)
Vektor (/fisikaxsma/5vektor)Mencari Dimensi (/fisikaxsma/1mencaridimensi)Listrik Statis Kelas IX SMP (/fisikasmp/57listrikstatiskelasixsmp)Cara Membaca Jangka Sorong (/animasifisika/284caramembacajangkasorong)GLB GLBB Gerak Lurus (/fisikaxsma/243glbglbbgeraklurus)Fluida Dinamis (/fisikaxisma/38fluidadinamis)Gelombang (/fisikaxiisma/44gelombang)Kinematika Gerak (/fisikaxisma/26kinematikagerak)Suhu dan Kalor (/fisikaxsma/6suhudankalor)Fluida Statis (/fisikaxisma/37fluidastatis)
Main MenuHome (/)
x
2
y
1
1 k
1
1
2
Beli Gmail U/ Domain AndaAlamat Email Bisnis Khusus. Mulai Uji Coba Gratis 30 Hari.
Back to Top
In English (http://physics.fisikastudycenter.com)Fisika X SMA (/fisikaxsma)Fisika XI SMA (/fisikaxisma)Fisika XII SMA (/fisikaxiisma)Fisika SMP (/fisikasmp)Olimpiade Fisika (/olimpiadefisika)UN Fisika SMA (/unfisikasma)UN Fisika SMP (/unfisikasmp)Bank Soal UN Fisika SMA (/banksoalunfisikasma)Bank Soal UN Fisika SMP (/banksoalunfisikasmp)Ilustrasi Fisika Animasi (/animasifisika)Tips (/tips)Rumus Fisika (/rumusfisika)TabelTabel (/tabeltabel)SKL UN Fisika (/sklunfisika)Materi Fisika SMA (/materifisikasma)Bank Soal Semester SMA (/banksoalsemester)Bank Soal Semester SMP (/banksoalsemestersmp)Astronomi (/astronomi)Try Out Online (/tryoutfisikasmpsma)
Search
© 2015 Fisika Study Center