Dinamika Gerak I : Contoh Soal dan Latihan dengan Pembahasannya

Dinamika Gerak I : Contoh Soal dan Latihan dengan Pembahasannya

Berikut ini beberapa contoh soal dan pembahasan materi Dinamika I dengan hukum newton I, II dibahas di kelas X (10) SMA. Pembahasan soal dengan metode normal, soal tanpa gaya gesek :

Soal No. 1 
Sebuah katrol licin digantungi beban dengan kondisi mula-mula kedua benda diam dengan m1 = 4 kg dan m2 = 6 kg!

Tentukan :
a) Percepatan gerak benda pertama dan kedua
b) Tegangan tali pertama
c) Jarak yang ditempuh benda kedua dalam waktu 2 sekon
d) Jarak benda pertama dan kedua setelah 2 sekon

 

 

 

 

 

(Gunakan percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2)

Pembahasan 
Percepatan pada benda pertama akan sama dengan percepatan pada benda kedua, demikian juga tegangan tali keduanya sama.
a) Mencari percepatan
Tinjau benda pertama : 

Tinjau benda kedua:

 

Dari persamaan I dan II:

b) Tegangan Tali

c) Jarak tempuh benda kedua setelah 2 sekon

 

d) Jarak benda pertama dan kedua adalah 8 meter.

Soal No. 2 
Perhatikan gambar berikut ini, benda bermassa 5 kg ditarik gaya F = 10 N dengan arah 60o terhadap arah horizontal!

Tentukan :
a) Penguraian gaya yang bekerja pada benda
b) Percepatan gerak benda
c) Besar gaya Normal 

Pembahasan 
a) Penguraian gaya-gaya yang bekerja pada benda. N = gaya normal, W = gaya berat 

b) Percepatan gerak benda
Dari gaya-gaya dengan arah horizontal :

 

c) Besar gaya Normal (N)
Dari gaya-gaya dengan arah vertikal :

Soal No. 3
Benda A 4 kg berada pada lantai licin mula-mula ditahan agar diam. Benda B bermassa 6 kg digantung pada sebuah tali dihubungkan dengan katrol licin pada benda A. 

Tentukan :
a) Percepatan gerak kedua benda
b) Tegangan Tali penghubung kedua benda

Pembahasan 
a) Tinjau gaya-gaya dengan arah mendatar pada benda A 

 

Tinjau benda B 

 

 

b) Tegangan Tali

 

Soal No. 4 
Tiga buah benda dihubungkan dengan tali dan katrol - katrol licin seperti gambar berikut! m1 = 1 kg, m2 = 2 kg dan m3 = 3 kg, 

Tentukan percepatan benda pertama, kedua dan ketiga

Pembahasan 
Tinjau benda pertama

 

Tinjau benda kedua

 

Tinjau benda ketiga

Hubungan percepatan ketiga benda:

Dari persamaan III dan IV

Dari persamaan I dan II

Dari persamaan V dan VI

Dari persamaan II dan VII

Soal No. 5
Perhatikan sistem berikut, benda A bermassa 5 kg dan benda B bermassa 15 kg !

Jika lantai dan katrol licin tentukan percepatan turunnya benda B!

Pembahasan 
Tinjau benda A pada gaya yang searah lintasan gerak

Tinjau benda B lihat gaya-gaya yang searah lintasan gerak

 

Dari persamaan I dan II

Soal Nomor 6
Seorang anak bermassa 60 kg menaiki lift di sebuah gedung mall. 

Tentukan gaya desak kaki anak pada lantai lift ketika:
(a) lift bergerak dengan percepatan 1,5 m/s2 ke atas
(b) lift bergerak dengan percepatan 1,5 m/s2 ke bawah
(c) lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke atas
(d) lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke bawah 
(e) lift telah berhenti kembali
Gunakan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2 

Pembahasan
Sket gaya-gaya yang bekerja, kemudian penerapan hukum newton. Gaya desak kaki anak pada lantai tidak lain adalah gaya normal (N)

Data :
m = 60 kg
g = 10 m/s2

(a) lift bergerak dengan percepatan 1,5 m/s2 ke atas

a = 1,5 m/s2

ΣF = ma
N − w = ma
N − mg = ma
N = ma + mg
N = m(a + g)
N = 60(1,5 + 10) = 60(11,5) = 690 Newton

Gaya Normal N bertanda (+), searah gerak lift
Gaya berat w bertanda (−), berlawanan arah gerak lift. 

(b) lift bergerak dengan percepatan 1,5 m/s2 ke bawah

a = 1,5 m/s2

ΣF = ma
w − N = ma
mg − N = ma
mg − ma = N
m(g − a) = N
N = m(g − a) = 60(10 − 1,5) = 60(8,5) = 510 Newton

Gaya berat w bertanda (+), searah gerak lift
Gaya normal N bertanda (−), berlawanan arah gerak lift. 

(c) lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke atas
Kecepatan tetap berarti percepatannya sama dengan nol, a = 0, sehingga jumlah gaya juga sama dengan nol

Σ F = 0
N − w = 0
N = w
N = mg = 60(10) = 600 Newton

(d) lift bergerak dengan kecepatan tetap 1 m/s ke bawah 
Kecepatan tetap berarti percepatannya sama dengan nol, a = 0, sehingga jumlah gaya juga sama dengan nol

Σ F = 0
w − N = 0
w = N
N = w = mg = 60(10) = 600 Newton

(e) lift telah berhenti kembali
Lift berhenti, kecepatan & percepatannya sama dengan nol, a = 0, sehingga jumlah gaya juga sama dengan nol

Σ F = 0
N − w = 0
N = w
N = mg = 60(10) = 600 Newton




Materi Terkait:



Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel