Hukum I Newton
1. Soal Olimpiade Sains Nasional fisika SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.8
Seseorang berada di dalam sebuah lift yang sedang bergerak dengan kecepatan konstan ke atas. berat orang itu 800 N. Tiba-tiba tali baja penarik lift putus, sehingga lift jatuh. Gaya normal dari lantai lift pada orang itu sesaat sebelum dan sesudah tali baja putus adalah….
Seseorang berada di dalam sebuah lift yang sedang bergerak dengan kecepatan konstan ke atas. berat orang itu 800 N. Tiba-tiba tali baja penarik lift putus, sehingga lift jatuh. Gaya normal dari lantai lift pada orang itu sesaat sebelum dan sesudah tali baja putus adalah….
- 800 N dan 0
- 800 N dan 800 N
- 1600 N dan 0
- 1600 N dan 800 N
Pembahasan
Diketahui :
Berat (w) = 800 Newton
Ditanya : Gaya normal (N) yang bekerja pada orang itu sesaat sebelum dan sesudah tali baja putus
Jawab :
Sesaat sebelum tali baja putus
Ketika orang itu berdiri di atas lantai lift, gaya berat bekerja pada orang itu dan arah gaya berat ke bawah (amati gambar ilustrasi di bawah). Orang itu diam dalam lift sehingga harus ada gaya normal yang mengimbangi gaya berat orang itu, di mana gaya ini mempunyai arah ke atas dan besarnya sama dengan gaya berat. Gaya normal dikerjakan lantai pada orang itu dan gaya ini bekerja pada orang.
Karena orang itu diam dalam lift dan lift bergerak dengan kecepatan konstan (tidak ada percepatan) maka resultan gaya yang bekerja pada orang bernilai nol.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newton
Diketahui :
Berat (w) = 800 Newton
Ditanya : Gaya normal (N) yang bekerja pada orang itu sesaat sebelum dan sesudah tali baja putus
Jawab :
Sesaat sebelum tali baja putus
Ketika orang itu berdiri di atas lantai lift, gaya berat bekerja pada orang itu dan arah gaya berat ke bawah (amati gambar ilustrasi di bawah). Orang itu diam dalam lift sehingga harus ada gaya normal yang mengimbangi gaya berat orang itu, di mana gaya ini mempunyai arah ke atas dan besarnya sama dengan gaya berat. Gaya normal dikerjakan lantai pada orang itu dan gaya ini bekerja pada orang.
Karena orang itu diam dalam lift dan lift bergerak dengan kecepatan konstan (tidak ada percepatan) maka resultan gaya yang bekerja pada orang bernilai nol.∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newton
Setelah tali baja putus
Setelah tali baja putus, lift dan orang itu jatuh bebas secara bersama-sama, di mana besar dan arah percepatan jatuh bebas lift dan orang itu bernilai sama dengan percepatan gravitasi bumi. Lift dan orang itu jatuh bebas secara bersama-sama sehingga tidak ada gaya normal yang dikerjakan lantai lift pada orang itu. Orang itu sedang jatuh dan kaki orang itu juga tidak bisa menekan lantai lift karena lift juga sedang jatuh.
Jawaban yang benar adalah A.
Setelah tali baja putus, lift dan orang itu jatuh bebas secara bersama-sama, di mana besar dan arah percepatan jatuh bebas lift dan orang itu bernilai sama dengan percepatan gravitasi bumi. Lift dan orang itu jatuh bebas secara bersama-sama sehingga tidak ada gaya normal yang dikerjakan lantai lift pada orang itu. Orang itu sedang jatuh dan kaki orang itu juga tidak bisa menekan lantai lift karena lift juga sedang jatuh.
Jawaban yang benar adalah A.
Hukum II Newton
2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.4
Perhatikan gambar!
Sebuah balok 40 kg ditarik dengan gaya 200 N timbul percepatan 3 m/s2 maka besar gaya gesek yang terjadi pada benda/balok tersebut adalah….
2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.4
Perhatikan gambar!Sebuah balok 40 kg ditarik dengan gaya 200 N timbul percepatan 3 m/s2 maka besar gaya gesek yang terjadi pada benda/balok tersebut adalah….
- 15 N
- 40 N
- 43 N
- 80 N
Pembahasan
Diketahui :
Massa (m) = 40 kg
Gaya (F) = 200 N
Percepatan (a) = 3 m/s2
Ditanya : Besar gaya gesek (Fg)
Jawab :
Rumus hukum II Newton :
∑F = m a
Keterangan : ∑F = resultan gaya, m = massa, a = percepatan
Diketahui :
Massa (m) = 40 kg
Gaya (F) = 200 N
Percepatan (a) = 3 m/s2
Ditanya : Besar gaya gesek (Fg)
Jawab :
Rumus hukum II Newton :
∑F = m a
Keterangan : ∑F = resultan gaya, m = massa, a = percepatan
Arah gaya F ke kanan sedangkan arah gaya gesek ke kiri (arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak benda). Arah ke kanan dipilih positif dan arah ke kiri dipilih negatif.
∑F = m a
F – Fg = m a
200 – Fg = (40)(3)
200 – Fg = 120
Fg = 200 – 120
Fg = 80 Newton
Jawaban yang benar adalah D.
3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.11
Balok A yang massanya 100 gram diletakkan di atas balok B yang massanya 300 gram, kemudian balok B didorong oleh gaya 5 N vertikal ke atas. Jika balok tidak saling bergerak, maka besar gaya normal oleh balok B pada balok A adalah….
∑F = m a
F – Fg = m a
200 – Fg = (40)(3)
200 – Fg = 120
Fg = 200 – 120
Fg = 80 Newton
Jawaban yang benar adalah D.
3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.11
Balok A yang massanya 100 gram diletakkan di atas balok B yang massanya 300 gram, kemudian balok B didorong oleh gaya 5 N vertikal ke atas. Jika balok tidak saling bergerak, maka besar gaya normal oleh balok B pada balok A adalah….
- 1 N
- 1,25 N
- 2 N
- 3 N
Pembahasan
Diketahui :
Gaya dorong (F) = 5 Newton
Massa balok A (mA) = 100 gram = 0,1 kg
Massa balok B (mB) = 300 gram = 0,3 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat balok A (wA) = (0,1 kg)(10 m/s2) = 1 kg m/s2 = 1 Newton
Berat balok B (wB) = (0,3 kg)(10 m/s2) = 3 kg m/s2 = 3 Newton
Diketahui :
Gaya dorong (F) = 5 Newton
Massa balok A (mA) = 100 gram = 0,1 kgMassa balok B (mB) = 300 gram = 0,3 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat balok A (wA) = (0,1 kg)(10 m/s2) = 1 kg m/s2 = 1 Newton
Berat balok B (wB) = (0,3 kg)(10 m/s2) = 3 kg m/s2 = 3 Newton
Ditanya : gaya Normal oleh balok B pada balok A
Jawab :
Terdapat beberapa gaya yang bekerja pada kedua balok, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah.
F = gaya dorong (bekerja pada balok B)
wA = gaya berat balok A (bekerja pada balok A)
wB = gaya berat balok B (bekerja pada balok B)
NA = gaya normal oleh balok B pada balok A (bekerja pada balok A)
NA’ = gaya normal oleh balok A pada balok B (bekerja pada balok B)
Jawab :
Terdapat beberapa gaya yang bekerja pada kedua balok, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah.F = gaya dorong (bekerja pada balok B)
wA = gaya berat balok A (bekerja pada balok A)
wB = gaya berat balok B (bekerja pada balok B)
NA = gaya normal oleh balok B pada balok A (bekerja pada balok A)
NA’ = gaya normal oleh balok A pada balok B (bekerja pada balok B)
Tinjau kedua balok sebagai satu sistem :
Terapkan hukum II Newton pada kedua balok :
∑F = m a
F – wA – wB + NA – NA’ = (mA + mB) a
NA dan NA’ merupakan gaya aksi-reaksi yang mempunyai besar sama tapi berlawanan arah sehingga dilenyapkan dari persamaan.
F – wA – wB = (mA + mB) a
5 – 1 – 3 = (0,1 + 0,3) a
5 – 4 = (0,4) a
1 = (0,4) a
a = 1 / 0,4
a = 2,5 m/s2
Adanya gaya (F) 5 Newton bekerja vertikal ke atas pada kedua balok menyebabkan kedua balok bergerak vertikal ke atas dengan percepatan sebesar 2,5 m/s2.
Terapkan hukum II Newton pada kedua balok :
∑F = m a
F – wA – wB + NA – NA’ = (mA + mB) a
NA dan NA’ merupakan gaya aksi-reaksi yang mempunyai besar sama tapi berlawanan arah sehingga dilenyapkan dari persamaan.
F – wA – wB = (mA + mB) a
5 – 1 – 3 = (0,1 + 0,3) a
5 – 4 = (0,4) a
1 = (0,4) a
a = 1 / 0,4
a = 2,5 m/s2
Adanya gaya (F) 5 Newton bekerja vertikal ke atas pada kedua balok menyebabkan kedua balok bergerak vertikal ke atas dengan percepatan sebesar 2,5 m/s2.
Tinjau balok A :
Terapkan hukum II Newton pada balok A :
∑F = m a
NA – wA = mA a
NA – 1 = (0,1)(2,5)
NA – 1 = 0,25
NA = 1 + 0,25
NA = 1,25 Newton
Gaya Normal oleh balok B pada balok A adalah 1,25 Newton.
Jawaban yang benar adalah B.
Terapkan hukum II Newton pada balok A :
∑F = m a
NA – wA = mA a
NA – 1 = (0,1)(2,5)
NA – 1 = 0,25
NA = 1 + 0,25
NA = 1,25 Newton
Gaya Normal oleh balok B pada balok A adalah 1,25 Newton.
Jawaban yang benar adalah B.
