Show
Gurumuda.net » Soal Fisika SMA/MA » Pembahasan soal bidang miring 9 Pembahasan Soal Bidang Miring Pelajari materi hukum Newton , gaya normal dan gaya gesek agar lebih memahami pembahasan soal ini. 1. Sebuah balok massa 5 kg dilepas pada bidang miring licin seperti pada gambar! (g = 10 m.s −2 dan tg 37 o = 3/4). Percepatan balok adalah … A. 4,5 m.s−2 B. 6,0 m.s−2 C. 7,5 m.s−2 D. 8,0 m.s−2 E. 10,0 m.s−2 Pembahasan Diketahui : m = 5 kg, g = 10 m/s2 w = m g = (5)(10) = 50 N panjang sisi bawah = 4 panjang sisi tegak = 3 Karena sisi bawah = 4 dan sisi tegak = 3 maka sisi miring = 5. Anda dapat membuktikan dengan rumus Pythagoras. Ditanya : percepatan balok (a) ? Jawab : Gaya yang menyebabkan balok bergerak adalah wx. Bidang miring licin sehingga tidak ada gaya gesek. wx = w sin θ = (w)(sisi tegak / sisi miring) wx = (50)(3/5) wx = 30 Newton Besar percepatan (a) balok ?ΣF = m a wx = m a 30 = (5) a a = 30 / 5 a = 6 m/s2 Jawaban yang benar adalah B. 2. Perhatikan gambar! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan µs = 0,5 dan θ = 45o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sebesar…. A. 40 N B. 60 N C. 60√2 N D. 80 N E. 80√2 N Pembahasan Diketahui : Koefisien gesekan statis (µs) = 0,5 Sudut (θ) = 45o Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 Massa balok (m) = 8 kilogram Berat balok (w) = m g = (8 kg)(10 m/s2) = 80 kg m/s2 = 80 Newton Ditanya : Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas Jawab : Balok tepat akan bergerak ke atas jika F ≥ wx + fs. Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :wx = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2 Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring :wy = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2 Gaya normal :N = wy = 40√2 Gaya gesek statis :fs = µs N = (0,5)(40√2) = 20√2 Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas :F ≥ wx + fs F ≥ 40√2 + 20√2 F ≥ 60√2 Newton Jawaban yang benar adalah C. 3. Balok yang bermassa 8 kg terletak di atas bidang miring kasar seperti gambar berikut. Gaya luar minimal yang dibutuhkan untuk menahan balok agar tidak meluncur ke bawah adalah… (sin 37o = 0,6, cos 37o = 0,8, g = 10 m.s-2, µk = 0,1) A. 6,4 N B. 4,6 N C. 48,5 N D. 54,4 N E. 68,8 N Pembahasan Diketahui : Massa balok (m) = 8 kg Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 Berat balok (w) = m g = (8)(10) = 80 Newton Sin 37o = 0,6 Cos 37o = 0,8 Koefisien gesek kinetis (µk) = 0,1 N = wy = w cos 37o = (80)(0,8) = 64 Newton Ditanya : Gaya (F) luar minimal penahan balok agar balok tidak meluncur ke bawah Jawab : Balok tidak meluncur ke bawah jika F = wx Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring :wx = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48 fk = µk N = (0,1)(64) = 6,4 Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah :F + fk – wx = 0 F = wx – fk = 48 – 6,4 = 41,6 Newton 4. Sebuah benda bermassa 5,0 kg ditarik dengan tali ke atas bidang miring yang kasar oleh sebuah gaya 71 N (g = 10 m.s-2, sin 37o = 0,6, cos 37o = 0,8). Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,4, percepatan yang dialami benda adalah… A. 0,5 ms-2 B. 2 ms-2 C. 2,5 ms-2 D. 3 ms-2 E. 5 ms-2 Pembahasan Diketahui : Massa benda (m) = 5 kg 4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.5 Sebuah benda bermassa 5,0 kg ditarik dengan tali ke atas bidang miring yang kasar oleh sebuah gaya 71 N (g = 10 m.s-2, sin 37o = 0,6, cos 37o = 0,8). Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang adalah 0,4, percepatan yang dialami benda adalah… A. 0,5 ms-2 B. 2 ms-2 C. 2,5 ms-2 D. 3 ms-2 E. 5 ms-2 Pembahasan Diketahui : Massa benda (m) = 5 kg Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 Berat benda (w) = m g = (5)(10) = 50 Newton Gaya F = 71 Newton Sin 37o = 0,6 Cos 37o = 0,8 Koefisien gesekan = 0,4 Ditanya : Percepatan benda (a) Jawab : Resultan GayaTerlebih dahulu hitung resultan gaya yang bekerja pada benda. Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring : wx = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30 Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring : wy = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40 Gaya normal : N = wy = 40 Gaya gesek kinetis : fk = µk N = (0,4)(40) = 16 Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring : ∑F = F – wx – fk = 71 – 30 – 16 = 25 Newton Percepatan bendaPercepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton : a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s2 Jawaban yang benar adalah E. 5. A. 40 NB. 60 NC. 60√2 ND. 80 N E. 80√2 N Pembahasan Berat balok (w) = m g = (8 kg)(10 m/s2) = 80 kg m/s2 = 80 Newton Ditanya : Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas Jawab : Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring : wx = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2 Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring : wy = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2 Gaya normal : N = wy = 40√2 Gaya gesek statis : fs = µs N = (0,5)(40√2) = 20√2 Besar gaya F agar balok tepat akan bergerak ke atas : F ≥ wx + fs F ≥ 40√2 + 20√2 F ≥ 60√2 Newton Jawaban yang benar adalah C. 6. A. 6,4 NB. 4,6 NC. 48,5 ND. 54,4 N E. 68,8 N Pembahasan Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 Berat balok (w) = m g = (8)(10) = 80 NewtonSin 37o = 0,6 Cos 37o = 0,8 Koefisien gesek kinetis (µk) = 0,1 Ditanya : Gaya (F) luar minimal penahan balok agar balok tidak meluncur ke bawah Jawab : Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring : wx = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48 fk = µk N = (0,1)(64) = 6,4 Besar gaya F minimal agar balok tidak meluncur ke bawah : F + fk – wx = 0 F = wx – fk = 48 – 6,4 = 41,6 Newton 7. A. 0,5 ms-2 B. 2 ms-2 C. 2,5 ms-2 D. 3 ms-2 E. 5 ms-2Pembahasan Diketahui : Massa benda (m) = 5 kgPercepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 Berat benda (w) = m g = (5)(10) = 50 NewtonGaya F = 71 NewtonSin 37o = 0,6 Cos 37o = 0,8Koefisien gesekan = 0,4 Ditanya : Percepatan benda (a) Jawab : Komponen gaya berat yang sejajar bidang miring : wx = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30 Komponen gaya berat yang tegak lurus bidang miring : wy = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40 Gaya normal : N = wy = 40 Gaya gesek kinetis : fk = µk N = (0,4)(40) = 16Resultan gaya yang bekerja pada bidang miring : ∑F = F – wx – fk = 71 – 30 – 16 = 25 Newton Percepatan bendaPercepatan benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton : a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s2 Jawaban yang benar adalah E. 8. Perhatikan gambar! Sebuah balok mula-mula diam, lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar dengan bidang miring. Massa balok 2 kg, koefisien gesekan statis = 0,3 dan sudut = 45o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sebesar… g = 10 m/s2 m = 2 kg, g = 10 m/s2, = 45o, μs = 0,3 Ditanya : Agar balok tepat bergerak ke atas, berapa besar gaya F ?Jawab : Pada soal diketahui koefisien gesek statis, ini berarti permukaan bidang miring kasar sehingga terdapat gaya gesek yang menghambat gerakan balok. w = m g = (2)(10) = 20 Newton Agar balok tepat akan bergerak ke atas maka : 9. Benda bermassa 2 kg terletak pada bidang miring seperti tampak pada gambar di bawah ini. Jika koefisien gesekan statis antara balok dan bidang miring adalah 0,2√3 dan g = 10 ms–2, maka resultan gaya yang menggerakan benda adalah… PembahasanDiketahui : m = 2 kg, g = 10 m/s2, = 30o, μs = 0,2√3 Ditanya : Resultan gaya yang menggerakan benda ? Jawab : wx = w sin 30o = (20)( ½ ) = 10 Newton wy = w cos 30o = (20)( ½ √3) = 10√3 Newton N = wy = 10√3 Newton fs = μs N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 NewtonResultan gaya yang menggerakan benda adalah : F = wx – fs = 10 – 6 = 4 Newton wx lebih besar daripada fs sehingga benda bergerak ke bawah, searah dengan wx. Jawaban yang benar adalah A. Sumber soal: Soal UN Fisika SMA/MA |