Apabila sebuah benda bergerak pada bidang datar yang kasar ditarik dengan gaya konstan maka selama gerakannya… A.Gaya normal tetap, gaya gesekan berubah B.Gaya normal berubah gaya gesekan tetap C.Gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap D.Gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya berubah E.Gaya normal dan gaya gesekan kadang-kadang berubah dan tetap bergantian
Soal 1 Apabila sebuah benda bergerak dalam bidang datar yang kasar, maka selama gerakannya . . . . A. gaya normal tetap, gaya gesekan berubah B. gaya normal berubah, gaya gesekan tetap C. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap D. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya berubah E. gaya normal dan gaya gesekan kadang-kadang berubah dan tetap bergantian Jawab: C Soal 2 Gaya gesekan statis maksimum terjadi pada saat benda . . . . A. berhenti B. tepat akan bergerak C. telah bergerak D. berhenti atau bergerak lurus beraturan E. bergerak lurus berubah beraturanJawab: B Soal 3 Besar koefisien gesekan pada benda bergantung pada . . . . A. massa benda yang bersentuhan B. kecepatan benda yang bersentuhan C. kekasaran permukaan benda yang bersentuhan D. bentuk benda yang bersentuhan E. posisi benda yang bersentuhanJawab: C Soal 4 Koefisien gesek statis antara sebuah lemari kayu dengan lantai kasar suatu bak truk adalah sebesar 0,75. Berapa percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki truk agar lemari tetap tak bergerak terhadap bak truk itu?A. 0 m/s2 B. 0,75 m/s2 C. 2,5 m/s2 D. 7,5 m/s2 E. 10 m/s2 Jawab: Soal 5 Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar). Balok B beratnya 500 N. Koefisien gesekan antara A dan B = 0,2 dan koefisien gesekan antara B dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal untuk menggeser balok B adalah . . . . A. 950 N B. 750 N C. 600 N D. 320 N E. 100 NJawab: Soal 6 Sebuah peti bermassa 50 kg, mula-mula diam di atas lantai horisontal yang kasar (μs = 0,50; μk = 0,1). Peti itu kemudian didorong dengan gaya F = 100 N yang arahnya seperti gambar, jika sin θ = 0,6, maka gaya gesek yang dialaminya sebesar . . . . A. 50 N B. 56 N C. 80 N D. 250 N E. 280 N Jawab: C gaya yang bekerja pada sumbu-y, ∑Fy = 0 N + (– mg) + (– F sin θ) = 0 N = mg + F sin θ = 500 N + 100 N (0,6) = 560 N Besar gaya gesekan statis dan kinetis yang bekerja pada balok adalah fs = μsN = 0,50 x 560 N = 280 N dan fk = μkN = 0,10 x 560 N = 560 N Besar gaya dorong mendatar yang bekerja pada balok adalah Fx = F cos θ = 100 N x (0,8) = 80 N Karena Fx < fs, maka benda masih dalam keadaan diam, maka berlaku Fx + (–fs) = 0 fs = Fx = 80 N Soal 7 Benda dengan massa 10 kg berada di bidang mendatar kasar (μs = 0,40; μk = 0,32) dan g = 10 m/s2. Bila benda diberi gaya horisontal yang tetap sebesar 30 N, besarnya gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut adalah . . . . A. 20 N B. 25 N C. 30 N D. 35 N E. 40 N Jawab: Latihan sendiri bro! Soal 8 Sebuah truk sedang bergerak pada jalan lurus mendatar dengan kecepatan v. Jika koefisien gesekan antara ban dan jalan adalah μ, maka jarak terpendek di mana truk dapat dihentikan adalah . . . . A. v2/(2μg) B. 2v2/(μg) C. v2/(μg) D. v/(2μg) E. v/(2μg) Jawab: A Truk bergerak dengan kecepatan awal v, dan karena permukaan jalan yang kasar, akan muncul gaya gesek kinetik maka truk akan berhenti pada suatu waktu. Menurut hukum II Newton,∑F = ma –fk = ma –μmg = ma a = –μg sehingga dengan menggunakan persamaan GLBB, v2 = v02 + 2aΔx, maka 0 = v2 + 2(–μg)Δx Δx = v2/2μg Soal 9 Sebuah benda meluncur dengan kecepatan 4 m/s pada permukaan bidang datar kasar yang mempunyai koefisien gesekan kinetik 0,4. Bila massa benda 2 kg dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka benda akan berhenti setelah menempuh jarak . . . . A. 1,0 m B. 1,5 m C. 2,0 m D. 2,5 m E. 3,0 m Jawab: C Balok akan berhenti karena gaya gesek yang muncul antara kedua permukaan, balok bergerak dengan kecepatan awal v0 = 4 m/s, massa balok 4 kg, gaya gesek kinetik antara kedua permukaan adalah fk = μmg = 0,4 x 4 kg x 10 m/s2 = 16 N, dari gambar dan hukum II Newton kita peroleh ∑F = ma –fk = ma a = –fk/m = –16 N/4kg = –4 m/s2 Benda akan berhenti (v = 0) diperoleh dengan persamaan v2 = v02 + 2aΔx 0 = (4 m/s)2 + 2(–4 m/s2)Δx Δx = 2,0 m Page 2
Tentang Fisika-Ok3 (FO3) Web ini diperuntukkan untuk semua orang kususnya pada peserta didik SMP dan SMA dan mahasiswa fisika yang membutuhkan variasi sumber belajar. Web ini dapat berfungsi sebagai pelengkap dari buku atau materi fisika, soal-soal fisika dan penyelesaiannya, dan soal latihan fisika untuk ulangan dan Ujian Nasional yang telah disediakan oleh guru/dosen di sekolah/kampus. www.fisika-ok3.com yang berisi tentang konsep ilmu fisika. Kami berusaha untuk menyajikan sebanyak-banyaknya konsep ilmu fisika bagi pembaca, agar web ini dapat bermanfaat bagi pembaca yang mengunjungi web ini. Ini semua kami lakukan agar FO3 untuk mendapat tempat di hati pembaca, sebagai media pencerah bagi kita semua yang cinta akan ilmu pengetahuan Ilmu fisika. Kami juga berharap, kehadiran web ini akan bisa membantu meningkatkan penguasaan serta pengetahuan tentang ilmu Fisika. Mari kita terus belajar, membaca, dan menerapakan konsep-konsep fisika yang disajikan dalam www.fisika-ok3.com demi kemajuan bersama, Tuhan memberkati! Soal Dan Penyelesaian Fisika - Gaya Gesek adalah gaya yang terjadi karena sentuhan benda dengan bidang lintasan. Arah gaya gesek selalu berlawanan arah dengan arah gerak benda. Besarnya gaya gesek dipengaruhi oleh kekasaran permukaan kedua bidang yang bersentuhan, semakin kasar permukaan suatu bidang maka nilai gaya geseknya akan semakin besar. Nilai koefisien gesek kinetis selalu lebih kecil dari koefisien gesek statis untuk benda yang sama ($\small \mu_k<\mu_s$)Cara menganalisa gaya gesekan
Langkah menganalisa gaya gesekan ala Pak Dimpun adalah:
Soal 1 Apabila sebuah benda bergerak dalam bidang datar yang kasar, maka selama gerakannya . . . . A. gaya normal tetap, gaya gesekan berubah B. gaya normal berubah, gaya gesekan tetap C. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap D. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya berubah E. gaya normal dan gaya gesekan kadang-kadang berubah dan tetap bergantian Penyelesaian Fisika: C Benda bergerak dalam bidang datar yang kasar akan memiliki gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap. Soal 2 Gaya gesekan statis maksimum terjadi pada saat benda . . . . A. berhenti B. tepat akan bergerak C. telah bergerak D. berhenti atau bergerak lurus beraturan E. bergerak lurus berubah beraturanPenyelesaian Fisika: B Gaya gesekan statis maksimum terjadi pada saat benda tepat akan bergerak. Soal 3 Besar koefisien gesekan pada benda bergantung pada . . . . A. massa benda yang bersentuhan B. kecepatan benda yang bersentuhan C. kekasaran permukaan benda yang bersentuhan D. bentuk benda yang bersentuhan E. posisi benda yang bersentuhanPenyelesaian Fisika: C Besar koefisien gesekan pada benda bergantung pada kekasaran permukaan benda yang bersentuhan. Soal 4 Koefisien gesek statis antara sebuah lemari kayu dengan lantai kasar suatu bak truk adalah sebesar 0,75. Berapa percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki truk agar lemari tetap tak bergerak terhadap bak truk itu?A. 0 m.s-2 B. 0,75 m.s-2 C. 2,5 m.s-2 D. 7,5 m.s-2 E. 10 m.s-2 Penyelesaian Fisika: D \[\\a=\mu g \\a=0,75(10)\\a=7,5\: ms^{-2}\] Soal 5 Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar). Balok B beratnya 500 N. Koefisien gesekan antara A dan B = 0,2 dan koefisien gesekan antara B dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal untuk menggeser balok B adalah . . . . A. 950 N B. 750 N C. 600 N D. 320 N E. 100 N Penyelesaian Fisika: D Gaya Normal:\[\begin{align*}f_A&=\mu_A\times N_A\\f_A&=0,2\times 100=20N \\ \\f_B&=\mu_B N_B \\f_B&=0,5(100+500)=300N\\ \\F&=f_A+f_B \\F&=20+300=320N\end{align*}\] Soal 6 Sebuah peti bermassa 50 kg, mula-mula diam di atas lantai horisontal yang kasar (μs = 0,50; μk = 0,1). Peti itu kemudian didorong dengan gaya F = 100 N yang arahnya seperti gambar, jika sin θ = 0,6, maka gaya gesek yang dialaminya sebesar . . . . A. 50 N B. 56 N C. 80 N D. 250 N E. 280 N Penyelesaian Fisika: C Gaya normal yang bekerja pada benda:\[\begin{align}\Sigma F_y &= 0\\ N &=mg + F \sin \theta \\ N &= 500 + 100 (0,6) \\N&= 560 N\end{align}\]Besar gaya gesekan statis pada balok adalah:\[\begin{align*}f_s &=\mu_sN \\&= 0,50 x 560 N \\&= 280 N\end{align*}\]Besar gaya dorong mendatar yang bekerja pada balok adalah: \[\begin{align*}F_x &= F \cos \theta \\&= 100 N x (0,8) \\&= 80 N\end{align*}\]Karena fs > Fx, maka benda dalam keadaan diam, maka gaya gesek yang bekerja adalaf Fx = 80 N Soal 7 Benda dengan massa 10 kg berada di bidang mendatar kasar (μs = 0,40; μk = 0,32) dan g = 10 m.s-2. Bila benda diberi gaya horizontal yang tetap sebesar 30 N, besarnya gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut adalah .... A. 20 N B. 25 N C. 30 N D. 35 N E. 40 N Penyelesaian Fisika: C Gaya normal yang bekerja pada benda:\[\begin{align*}\Sigma F_y &= 0\\ N &=mg \\ N &= 10(10) \\N&= 100 N\end{align*}\]Besar gaya gesekan statis pada balok adalah:\[\begin{align*}f_s &=\mu_sN \\&= 0,40 x 1000 N \\&= 40 N\end{align*}\]Karena fs > Fx, maka benda dalam keadaan diam, maka gaya gesek yang bekerja adalaf Fx = 30 N Soal 8 Sebuah truk sedang bergerak pada jalan lurus mendatar dengan kecepatan v. Jika koefisien gesekan antara ban dan jalan adalah μ, maka jarak terpendek di mana truk dapat dihentikan adalah . . . . A. v2/(2μg) B. 2v2/(μg) C. v2/(μg) D. v/(2μg) E. v/(2μg) Penyelesaian Fisika: A Kecepatan awal v, karena pengaruh permukaan jalan yang kasar, akan muncul gaya gesek kinetik maka truk suatu saat akan berhenti. Menurut hukum II Newton,\[\small \begin{align*}\Sigma F = ma\\-f_k = ma\\-\mu mg = ma\\a =-\mu g\\ \textrm{dengan persamaan GLBB,}\\ v^2 = v_o^2 + 2ax\\0 = v^2 + 2(-\mu g)x\\x = \frac{v^2}{2\mu g}\end{align*}\] Soal 9 Sebuah benda meluncur dengan kecepatan 4 m.s-1 pada permukaan bidang datar kasar yang mempunyai koefisien gesekan kinetik 0,4. Bila massa benda 2 kg dan percepatan gravitasi 10 m.s-2, maka benda akan berhenti setelah menempuh jarak . . . . A. 1,0 m B. 1,5 m C. 2,0 m D. 2,5 m E. 3,0 mPenyelesaian Fisika: C Gunakan cara seperti soal nomor 8 di atas.\[\small \begin{align*}x &= \frac{v^2}{2\mu g}x \\&= \frac{4^2}{2(0,4)(10)}\\&=2m\end{align*}\] Soal 10 Suatu benda bermassa 50 kg berada pada bidang datar. Pada benda tersebut, gaya yang bekerja 200N mendatar. Berapa percepatan pada benda itu jika, bidang kasar dengan koefisien gesek = 0,3! Penyelesaian Fisika: \[\small \begin{align*}N &= mg= 50(10) \\&= 500 N\\\\ f_{gesek} &= \mu . N\\&= 0,3(500)=150 N\\\\ \Sigma F &= F-f_{gesek}\\&= 200-150\\&= 50 N\\\\ a &= \frac{\Sigma F}{m}\\& = \frac{50}{50}= 1 ms^{-2}\end{align*}\] |