Percepatan benda pada bidang miring dapat dihitung dengan menerapkan hukum Newton. Besar percepatan benda pada bidang miring bergantung dari empat faktor. Keemapt faktor tersebut meliputi massa benda, kemiringan bidang miring, gaya tarik/dorong, dan koefisein gesek. Selain itu, nilai percepatan gravitasi (g) di suatu tempat juga dapat mempengaruhi percepatan benda. Namun, karena besar nilai percepataan gravitas bumi di berbagai tempat adalah sama maka nilainya tidak begitu mempengaruhi sebagai pembanding. Besar percepatan gravitasi merupakan suatu konstanta g = 9,8 m/s2 atau sering dibulatkan dalam perhitungan menjadi g = 10 m/s2. Show Apa bunyi/rumus hukum Newton yang digunakan untuk mengetahui besar percepatan? Bagaimana cara menghitung percepatan benda pada bidang miring? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah. Hukum Newton untuk Menghitung Percepatan Benda pada Bidang MiringHukum Newton adalah sebuah hukum yang membahas hubungan antara gaya yang bekerja pada benda dan geraknya. Ada tiga hukum Newton yang dapat dinyatakan dalam sebuah persamaan untuk setiap hukum. Bunyi dan persamaan untuk ketiga Hukum Newton tersebut diberikan seperti berikut.
Hukum yang digunakan untuk menghitung percepatan benda pada bidang miring adalah Hukum II Newton. Dari sana, dapat disimpulkan bahwa resultan gaya yang bekerja benda berbanding lurus dengan besar percepatan benda. Artinya, semakin besar resultan gaya maka percepatan benda akan semakin cepat. Sebaliknya, semakin kecil resultan gaya maka percepatan benda akan semakin lambat. Baca Juga: Hukum Newton 1, 2, dan 3 Langkah-Langkah Menghitung Percepatan Benda pada Bidang MiringSecara ringkas, cara menentukan percepatan benda pada bidang miring dilakukan dengan tiga langkah. Ketiga langkah tersebut diberikan seperti berikut.
Contoh cara menghitung percepatan benda pada bidang miring akan ditunjukkan melalui sebuah soal sederhana di bawah. Perhatikan permasalahan pada soal di bawah! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Diketahui bahwa massa balok adalah 8 kg, koefisien gesekan µs = 0,5 dan θ = 45o (percepatan gravitasi 10 m/s2). Tentukan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.
Ada empat gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya kuasa F, normal (N), berat benda (w), dan gaya gesek statis (fs). Gambar sistem beserta gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut dapat dilihat seperti gambat di bawah.  Baca Juga: Gerak Benda pada Bidang Miring & Cara Menentukan Gaya-Gaya Apa Saja yang Bekerja pada Benda Besar resultan gaya F minimum agar balok tepat akan bergerak ke atas sama dengan resultan wx = w · sin 45o dan gaya gesek statis fs = μs · N. Sehingga, sobat idschool perlu menghitung besar w (berat benda) dan N (gaya normal) terlebih dahulu. Setelah mendapatkan kedua nilai tersebut sobat idschool dapat menghitung resultan gaya F seperti yang diberikan seperti pada cara berikut.
Berikutnya adalah menentukan besar kecepatan gerak benda ke atas oleh gaya F= 60√2 newton. Jadi, besar kecepatan gerak benda ke atas oleh gaya F = 60√2 newton adalah 15√2/2 m/s2. Baca Juga: Cara Menghitung Resultan Vektor 3 Arah Secara Analitis Contoh Soal dan PembahasanBeberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih! Contoh 1 – Soal Menghitung Percepatan pada Bidang MiringKeterangan: g = 10 m/s2 dan tan 37o = 3/4 Pembahasan: Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.
Menghitung percepatan balok: Jadi, percepatan balok tersebut adalah 6,0 m/s2. Jawaban: B Contoh 2 – Soal Menghitung Percepatan pada Bidang MiringBenda bermassa 4 kg terletak pada bidang miring seperti tampak pada gambar di bawah ini. Jika koefisien gesek antara balok dan bidang miring adalah 1/5√3 dan g = 10 m/s2 maka percepatan benda adalah …. Pembahasan: Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diberikan informasi-informasi seperti berikut.
Menghitung besar berat benda/balok (w) dan gaya normal (N):
Besar percepatan benda pada bidang miring: Jadi, besar percepatan benda adalah 2 m/s2 Jawaban: D Demikianlah tadi ulasan percepatan benda pada bidang miring. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat! Baca Juga: Persamaan Tegangan Tali dan Percepatan Katrol Bergerak Pengertian Hukum Pertama Newton. Hukum Newton merupakan pengembangan dari teori yang dikemukakan oleh ilmuwan bernama Galileo. Hukum Newton I menjelaskan, bahwa jika resultan gaya dari suatu benda adalah sama dengan nol, maka benda yang posisinya diam akan tetap diam dan bedan yang sedang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan. Secara matematis hukum Newton I dapat diformulasikan sebagai berikut. ∑F = 0 Dari hukum Newton tersebut, dapat dipahami bahwa suatu benda akan cenderung mempertahankan keadaannya. Benda yang keadaan awalnya diam akan bertahan untuk tetap diam. Sebaliknya benda yang sedang bergerak akan cenderung tetap bergerak. Kesimpulan hukum Newton I sering disebut sebagai hukum inersia atau hukum kelembaman. Contoh Penerapan Hukum Pertama Newton Contoh penerapan dari hukum Newton I adalah ketika berada dalam kendaraan yang sedang bergerak cepat kemudian berhenti secara tiba-tiba (bisa kareana direm tiba-tiba atau bertabrakan), maka semua muatan baik sopir, penumpang atau benda lain yang ada di dalam kendaraan akan terdorong ke depan. Dorongan ke depan inilah yang menjelaskan kecenderungan benda yang bergerak akan bertahan untuk tetap bergerak. Contoh Soal Perhitungan Hukum I Newton Tiga buah gaya, F1 = 20 N dan F2 = 25 N, dan F3 = c N bekerja pada sebuah benda, seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Jika benda tetap diam, berapakah F3 atau c ? Jawab Karena benda diam, sesuai dengan Hukum Pertama Newton, ΣF = 0 F1 + F2 – F3 = 0 sehingga diperoleh F3 = F1 + F2 = 20 + 25 = 45 N Contoh Soal Rumus Perhitungan Hukum 1 Newton Gambar di bawah, menunjukkan sebuah benda yang mempunyai massa 10 Kg sedang digantung dengan tali. Jika percepatan grafitasi bumi di tempat itu g = 10 m/s2, maka hitunglah besar gaya tegang tali: Penyelesaiannya: Diketahui: m = 10 kg; g = 10 m/s2 Ditanya besar gaya tegang tali T ΣF = 0 T – W = 0 T = W = m . g T = 10 x 10 = 100 N Soal Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel Hukum Kedua Newton Hukum Newton I hanya membahas gaya yang bekerja pada benda yang bergerak atau diam tanpa adanya pengaruh gaya dari luar. Hal ini artinya benda tidak mengalami perubahan kecepatan. Kecepatan selalu konstan, sehingga tidak ada percepatan. Hukum Newton II menjelaskan bahwa percepatan benda yang disebabkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda adalah berbanding lurus dengan resultan gayanya, dan berbanding terbalik dengan massa dari bendanya. Secara matematis hukum Newton II dapat diformulasikan sebagai berikut. ∑F = m x a Keterangan: a = percepatan benda (ms-2) ∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N) m = massa benda (kg) Dari formulasinya dapat diketahui bahwa Hukum Newton II dapat menjelaskan pengaruh dari perubahan kecepatan dan massa suatu benda terhadap besarnya resultan gaya yang bekerja pada suatu benda. Jika benda bergerak dengan percepatan yang lebih tinggi, maka resultan gaya yang dihasilkan juga semakin tinggi. Resultan gaya akan menjadi lebih besar ketika benda bergerak dengan percepatan lebih besar. Resultan gaya akan menjadi besar pada benda yang massanya lebih besar dan bergerak dengan percepatan yang sama. Contoh Perhitungan Hukum Kedua Newton. Hitung massa truk yang sedang bergerak dengan percepatan 2 m/s dan menghasilkan gaya 8000 N. Jawab : Formula dari Hukum Newton II adalah ∑F = m x a ∑F = 8.000 N a = 2 m/s maka massa truk adalah: ∑F / a = m m = 8.000N/2 m/s = 4000 kg atau m = 4 ton. Contoh Soal Perhitungan Hukum 2 Newton. Dua buah gaya masing-masing 100 N bekerja pada benda 50 kg, seperti terlihat pada gambar.
Jawab 1). Gunakan aturan vektor dalam menjumlahkan gaya. Oleh karena F1 dan F2 saling tegak lurus maka sesuai dengan Dalil Pythagoras FR = √(F12 +F22) FR = √(1002 +1002) FR = √(20.000) FR = 100√(2) N 2). massa benda 50kg, maka percepatannya adalah a =FR/m a = 100√(2) N/50 a = 2 √(2) m/s2 Soal Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel Hukum Ketiga Newton. Hukum Newton III menjelaskan jika benda A memberikan gaya pada benda B, maka benda B akan memberikan gaya pada benda A, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Hukum ini menjelaskan bahwa suatu gaya yang bekerja pada sebuah benda selalu diimbangi dengan gaya dari benda lain. Artinya, tidak ada gaya bekerja yang hanya melibatkan satu benda. Gaya yang terlibat setidaknya memerlukan dua benda yang saling berinteraksi. Pada interaksi ini gaya-gaya berkerja selalu berpasangan dan berlawanan arah. Jika benda A memberikan gaya sebesar F(aksi) pada benda B, maka benda B akan memberikan gaya sebesar F(reaksi) pada A. Pasangan gaya inilah yang dikenal dengan pasangan aksi reaksi. Diketahui bahwa gaya aksi dan reaksi besarnya sama namun arahnya berlawanan. Arah berlawanan dinotasikan dengan tanda negatif (-). Hukum ini dapat dinyatakan dengan “setiap ada aksi, selalu ada suatu reaksi yang nilainya sama besar namun arahnya berlawanan”. Secara matematis hukum III Newton dapat diformulasikan sebagai berikut. Faksi = -Freaksi Contoh Hukum Newton 3 Contoh yang dapat menunjukkan gaya aksi reaksi adalah seseorang yang sedang menembak. Pada saat menembakkan peluru (peluru keluar dari laras senjata) ke arah depan (ini sebagai gaya aksi). Sebagai gaya reaksinya adalah peluru memberikan gaya yang berlawanan dengan arah gerak peluru, sehingga penembak terdorong ke belakang. Gaya aksi-reaksi inilah yang menyebabkan penembak terlihat tersentak ke belakang sesaat setelah senjata mengeluarkan peluru. Contoh Contoh Soal Ujian Hukum Newton 1 2 3 1). Contoh Soal Ujian Menghitung Massa Benda Hukum Newton Perhatikan gaya gaya yang bekerla pada balok seperti pada gambar berikut: Balok bergerak dengan percepatan 5 m/s2. Hitunglah massa balok tersebut Diketahui: F1 = 35 N arah ke kiri F2 = 15 N arah ke kiri F3 = 60 N arah ke kanan a = 5 m/s2 Jawab: ∑ F = F3 – F1 – F2 ∑ F = 60 – 35 – 15 ∑ F = 10 N Tanda pisitif menunjukkan arah gaya ke kanan, sehingga balok bergerak ke kanan ∑ F = m.a m = F/a m = 10/5 m = 2 kg Jadi balok yang sedang bergerak memiliki massa 2 kg. 2). Contoh Soal Hukum Newton Rumus Menghitung Percepatan Balok Bergerak Tiga gaya berkerja pada balok bermassa 5 kg yang sedang bergerak. Hitunglah percepatan balok tersebut: Diketahui Diketahui: F1 = 30 N arah ke kiri F2 = 10 N arah ke kanan F3 = 15 N arah ke kanan m = 5 kg Jawab: ∑ F = F3 + F2 – F1 ∑ F = 15 +10 – 30 ∑ F = – 5 N Tanda negative menunjukkan arah gaya kiri (warna merah) sehingga balok bergerak ke arah kiri. ∑ F = m.a a= F/m a = 5/5 a= 1 m/s2 Jadi balok bergerak dengan percepatan 1 m/s2. 3). Contoh Soal Ujian Hukum Newton Menghitung Percepatan Benda Sebuah balok bermassa 5 kg ditarik oleh sebuah gaya F sehingga mengalami percepatan sebesar 2 m/s2 seperti ditunjukkan pada gambar berikut: Apabila di atas balok tersebut ditambah balok dengan berat 3 kg, Hitung percepatan kedua balok saat ditarik dengan gaya F yang sama. Diketahui m1 = 5 kg a1 = 2 m/s2 massa balok setelah ditambah balok 3 kg m2 = 5 + 3 kg m2 = 8 kg Jawab: Resultan Gaya pertama sebelum penambahan balok atau awal ∑ F1 = m1.a1 ∑ F1 = 5 x 2 = 10 N resultan gaya ke dua setelah ditambah balok 3 kg ∑ F2 = m2.a2 ∑ F2 = 8 x a2 Resultan gaya pertama dan ke dua adalah sama ∑ F1 = ∑ F2 10 = 8 x a2 a2 = 10/8 a2 = 1,25 m/s2 Jadi percepatan balok setelah ditambah balok di atasnya adalah 1,25 m/s2. 4). Contoh Soal Newton Menghitung Tegangan Tali Bergerak Ke Atas Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik oleh tali ke arah atas sehingga balok mengalami percepatan 1 m/s2 seperti pada gambar di bawah. Hitung tegangan yang dialami oleh tali tersebut? Diketahui aY = 1 m/s2 m = 10 kg FB = berat balok FB = m.g = 10 x 9,81 FB = 98,1N Resultan gaya arah ke atas (arah sumbu-Y) dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: ∑FY = m.aY FY = gaya arah sumbu-Y aY = percepatan arah sumbu-Y Asumsi arah ke atas adaah positif ∑FY = FT – FB = m.aY atau FT = FB + m.aY FT = 98,1 + 10 (1) FT = 108,1 N Jadi tegangan tali yang menarik balok dengan percepatan 1 m/2 adalah 108,1 N. tegangan tali ini lebih besar dari gaya berat balok FB. 5). Contoh Soal Mengitung Gaya Tali Lift Hukum Newton Sebuah lift bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2. Jika massa lift dan isinya 200 kg, tentukanlah tegangan tali penarik lift tersebut. Percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Diketahui m = 200kg a = 2 m/s2 Jawab Gaya yang bekerja pada lift adalah berat dan tegangan tali seperti diperlihatkan pada gambar berikut: Lift bergerak dengan suatu percepatan ke atas, sesuai Hukum Kedua Newton, maka system tersebut dapat dinyatakan dengan rumus berikut: ∑FY = m.aY T – FB = m.aY T – m.g = m.aY T = m.g + m.aY T = m (g + aY) Dengan demikian T = (200 kg)(10 m/s2 + 2 m/s2) T = 24.000 N. Jadi tegangan yang dialami oleh tali lift saat menarik bebannya adalah 24.000 N 6). Contoh Soal Menghitung Koefisien Gesek Hukum Newton, Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik di atas lantai dengan gaya 20 N sehingga bergerak dengan laju konstan. Hitunglah koefisein gesek yang bekerja pada antar muka balok dan lantai. Diketahui: m = 10 kg FX = 20 N Rumua Koefisien Gesek Nilai koefisien gesek dapat dinyatakan dengan rumus persamaan berikut: m = FG/FN Menghitung Resultan Gaya Arah Sumbu-Y ∑FY = m.aY atau ∑FY = FN – FB = m.aY FB = m.g aY = 0, karena tidak bergerak pada arah sumbu-Y. Tidak bergerak ke atas atau ke bawah. FN – FB = m.aY FN – 10 x 9,81= 10 x (0) FN = 98,1 N (gaya normal) Menghitung Resultan Gaya Arah Sumbu-X Resultan Gaya yang bekerja pada balok dapat dinyatakan dengan rumus berikut: ∑FX = m.aX ∑FX = FX – FG = m.aX atau aX = 0, karena laju pergerakan balok tetap, 20 – FG = 10 x (0) FG = 20 N Dengan demikian koefisien geseknya adalah m = FG/FN m = 20/98,1 m = 0,204 jadi koefisien antamuka balok lantai adalah 0,204 7). Contoh Soal Menghitung Tegangan Maksimum Tali Hukum Newton Sebuah mobil bermassa 800 kg diderek dengan menggunakan tali. Namun tali derek akan putus jika tegangan yang dialaminya melebihi 1600 N. Hitung percepatan terbesar mobil bergerak agar tali tidak putus.. Diketahui m = 800 kg F = 1500 N Gaya arah sumbu-Y tidak diperhitungkan, karena saling menyeimbangkan atau ∑FY = 0. Resultan gaya arah sumbu-X dapat dinyatakan dengan rumus berikut: ∑FX = m.aX ∑FX = 1600 = 800 x aX ax = 1600/800 ax = 2,0 m/s2 Jadi percepatan tertinggi yang bisa dicapai oleh mobil agar tali derak tidak putus adalah 2 m/2. 8). Contoh Soal Menghitung Gaya Untuk Menghentikan Mobil Hukum Newton Tentukan resultan sebuah gaya yang diperlukan untuk menghentikan mobil bermassa 1.000 kg yang sedang bergerak dengan kelajuan 36 km/jam dalam jarak 25 m. Jawab Diketahui: m = 1.500 kg, v0 = 36 km/jam = 10 m/s, s = jarak sampai berhenti s = 25 m. Dari konsep GLBB (geral lurus berubah beraturan) v = v0 + at, a = percepatan (perlambatan) yang diperlukan supaya mobil berhenti, v1 = 0, (saat mobil berhenti) Besar perlambatan dapat dihitung dengan persamaan berikut a = [(v1)2 – (v0)2]/2s a = [(v1)2 – (v0)2]/2s a = [0 – (10)2]/[2 x 25] a = -2 m/s2 Dengan demikian, sesuai dengan Hukum Kedua Newton, F = m.a = (1.000 kg)(–2 m/s2) = – 2.000 N Tanda negatif menunjukkan bahwa resultan gaya yang diberikan harus berlawanan arah dengan kecepatan awal benda. Jadi, besarnya resultan gaya yang harus diberikan adalah 2.000 N dan berlawanan arah dengan gerak benda. Contoh Soal Menghitung Gaya Normal Pada Bidang Miring Hukum Newton Benda bermassa 10 kg terletak diam di atas sebuah bidang. Tentukanlah gaya normal yang bekerja pada benda Ketika berada pada bidang datar, dan pada bidang yang membentuk sudut 30° terhadap bidang datar. Nilai konstanta gravitasi, g = 10m/s2. Jawab: Rumus Gaya Normal Pada Bidang Datar Gaya yang bekerja Pada Benda adalah gaya berat FB dan Gaya normal FN. FB = m.g = (10 kg)(10 m/s2) = 100 N Karena benda diam, sesuai dengan Hukum Pertama Newton, resultan gayanya harus sama dengan nol, sehingga dapat dinyatakan dengan rumus berikut: ∑F = m.a FN – FB = 0 FN – 100 = 0 FN = 100 N Sehingga gaya Normal benda pada bidang datar adalah = 100 N Rumus Gaya Normal Pada Bidang Miring Gaya yang bekerja pada balok di bidang miring dapat dilihat pada gambar berikut: Untuk mendapatkan besar gaya normal, uraikan berat FB ke sumbu-y (sumbu-y berimpit dengan N) dan diperoleh FB.y = FB cos θ0 = 100 (1/2 √3) FB.y = 50√3 N Pada sumbu-y balok diam, maka ∑Fy = 0 FN – FB.y = 0 FN = FB.y FN = 50√3 N Pengertian Bensin – Gasoline: Bensin merupakan fraksi minyak bumi yang terdiri dari campuran senyawa hidrokarbon yaitu alkana berrantai karbon lurus b... Pengertian Hukum Pertama Newton. Hukum Newton merupakan pengembangan dari teori yang dikemukakan oleh ilmuwan bernama Galileo. Hukum Newton I menjelaskan, ... Pengertian Energi Listrik. Energi listrik merupakan daya listrik yang terpakai selama waktu tertentu. Besarnya Energi listrik yang digunakan untuk suatu... Pengertian Hukum Ohm. George Simon Ohm adalah orang pertama yang menemukan hubungan antara kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar yang b... Pengertian Gerak Lurus Beraturan. Suatu benda dapat dikatakan bergerak apabila posisi atau kedudukannya atau tempatnya berubah terhadap sebuah titik ... Pengertian Pengolahan Air Metoda Adsorpsi. Pengolahan air secara adsorpsi merupakan proses pemisahan air dari pengotornya dengan cara penyerapan pengotor... Konsep dasar dari pengolahan air dengan cara penyaringan adalah memisahkan padatan atau koloid dari air dengan menggunakan alat penyaring, atau saringan.... Pengertian Pengolahan Air Minum Pengolahan air minum merupakan proses pemisahan air dari pengotornya secara fisik, kimia dan biologi. Tujuan utama dari... Pengertian Minyak Jelantah, Sebagai Limbah Cair Rumah Tangga. Istilah minyak jelantah merujuk pada suatu jenis minyak yang diperoleh dari sisa penggorengan... Pengertian Gasifikasi. Gasifikasi adalah proses konversi bahan bakar padat menjadi gas melalui reaksi dengan satu atau campuran reaktan udara, oksigen, ... Daftar Pustaka:
|
Dari gambar berikut ini berapa besar percepatan dan arah gerak sistem
Pos Terkait
Copyright © 2024 ketajaman Inc.
