Besar gaya normal yang bekerja pada balok (dalam satuan Newton) dan percepatan balok

1. Balok diam di atas permukaan bidang datar. Massa balok (m) = 1 kg, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2. Besar dan arah gaya normal (N) adalah…

Pembahasan

Diketahui :Massa balok (m) = 1 kg

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Gaya berat (w) = m g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 Newton
Ditanya : besar dan arah gaya normal (N)
Jawab :Arah gaya normal (N) tampak seperti digambarkan di bawah.

Besar gaya normalHukum I Newton menyatakan bahwa jika benda diam maka resultan gaya yang bekerja pada benda = 0. Terdapat gaya berat (w) yang arahnya ke bawah. Karena balok diam maka harus ada sebuah gaya berarah ke atas yang mengimbangi gaya berat sehingga resultan gaya bernilai nol. Gaya berarah ke atas yang mengimbangi gaya berat adalah gaya normal (N). Secara matematis :

2. Kedua balok sedang diam. Massa balok 1 (m1) = 1 kg, massa balok 2 (m2) = 2 kg, percepatan gravitasi (g) =10 m/s2. Besar dan arah gaya normal yang bekerja pada balok 1 (N1) dan balok 2 (N2) adalah…

Pembahasan

Diketahui :
Massa balok 1 (m1) = 1 kg
Massa balok 2 (m2) = 2 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat balok 1 (w1) = m1 g = (1)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 Newton
Berat balok 2 (w2) = m2 g = (2)(10 m/s2) = 20 kg m/s2 = 20 Newton
Ditanya : N1 dan N2
Jawab :
(a) Gaya normal yang bekerja pada balok 1 (N1)
N1 = w1 = 10 Newton
Arah N1 seperti pada gambar di atas.
(b) Gaya normal yang bekerja pada balok 2 (N2)
N2 = w1 + w2 = 10 Newton + 20 Newton = 30 Newton
Arah N2 seperti pada gambar di atas.

3. Balok sedang diam. Massa balok (m) = 2 kg, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2, gaya F = 10 Newton. Besar dan arah gaya normal (N) yang bekerja pada balok adalah…

Pembahasan
Diketahui :Massa balok (m) = 2 kg

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Gaya berat (w) = m g = (2 kg)(10 m/s2) = 20 kg m/s2 = 20 NewtonGaya (F) = 10 Newton

Ditanya : besar dan arah gaya normal (N)

Jawab :Arah gaya normal seperti pada gambar di atas.Besar gaya normal :

4. Balok sedang diam. Massa balok (m) = 1 kg, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2, gaya F1 = 10 Newton, F2 = 20 Newton. Besar dan arah gaya normal (N) yang bekerja pada balok adalah…

Pembahasan
Diketahui :Massa balok (m) = 1 kg

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Gaya berat (w) = m g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 Newton
F1 = 10 Newton
F2 = 20 Newton
Ditanya : besar dan arah gaya normal (N)
Jawab :

Arah gaya normal seperti pada gambar di atas.

5. Massa balok (m) = 2 kg, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2, sudut = 60o. Besar dan arah gaya normal (N) yang bekerja pada balok adalah…

Pembahasan
Keterangan gambar :
w = gaya berat, wx = komponen gaya berat yang sejajar permukaan bidang miring, wy = komponen gaya berat tegak lurus bidang miring, N = gaya normal, fk = gaya gesek kinetis.
Diketahui :
Ditanya : besar dan arah gaya normal (N)
Jawab :Benda diam alias tidak bergerak pada arah tegak lurus dengan permukaan bidang miring, karenanya menurut hukum I Newton, resultan gaya pada arah tegak lurus dengan permukaan bidang miring harus sama dengan nol.Terdapat dua gaya yang bekerja pada arah yang tegak lurus permukaan bidang miring, yakni gaya wy dan gaya normal. Resultan kedua gaya ini = 0. Secara matematis :

Jadi besar gaya normal adalah 10 Newton.

[English : Normal force – problems and solutions]

Tagged Pembahasan Soal Fisika SMA - Hukum Newton tentang Gerak

Private Online Terjangkau!!

Hanya dengan 10 Ribu Rupiah kamu bisa belajar bersama tim pengajar kami yang berpengalaman.

Info lebih lanjut KLIK DISINI

Satuan-satuan berikut merupakan satuan besaran pokok, KECUALI….

1. kelvin, mole, celcius
2. meter, sekon, kandela
3. celcius, kilogram, mole
4. kandela, meter, watt
5. kilogram, kelvin, ampere

PEMBAHASAN : Satuan pokok adalah satuan yang ditentukan berdasarkan definisi,  dipilih dengan cara dan selera tertentu.  Sedangkan satuan besaran pokok adalah satuan yang dimiliki besaran pokok jadi tidak hanya satuan pokok saja tetapi satuan yang lain. Hubungan antara satuan pokok dengan besaran pokok ditunjukan tabel berikut.

Jawaban D

DOWNLOAD SOAL UTBK I FISIKA TAHUN 2019 & PEMBAHASANNYA DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI

Mobil A dan mobil B bergerak saling menjauh dari saat t = 0 s dengan kecepatan konstan berturut-turut sebesar 20 m/s dan 30 m/s. Pada saat t = …s, keduanya terpisah sejauh 1200 m dan jarak tempuh mobil A pada saat itu adalah….m

1. 12 dan 480
2. 12 dan 680
3. 12 dan 720
4. 24 dan 480
5. 24 dan 720

PEMBAHASAN :
Ciri-ciri benda yang bergerak lurus berubah beraturan (GLB):

• lintasannya berupa garis lurus,
• besar kecepatan berubah secara beraturan

Persamaan S = V t Dik: pada saat t = 0 jarak kedua mobil (A dan B) adalah 0 meter, keduanya saling menjauh dengan kecepatan 20 m/s dan 30 m/s

Dit: kapan mereka terpisah sejauh 1200 meter, pada jarak berapa yang ditempuh B

Stotal = SA + SB
1200 = va ta + vb tb

Menentukan waktu t
Karena berbarengan ta = tB 1200 = 20t + 30t 1200 = 50 t t = 1200/50

t = 24 detik

Menentukan jarak tempuh mobil A
Sa = va ta = 20. 24
Sa = 480 meter
Jawaban D

LIHAT JUGA : Soal UTBK I Fisika 2019 Part II

Informasi berikut digunakan untuk menjawab soal no 3 dan 4

Suatu balok bermassa 2 kg yang berada pada suatu bidang datar licin mengalami dua gaya konstan seperti ditunjukkan gambar dengan F = 10 newton. Kecepatan pada saat t = 0 sekon adalah 2 m/s ke arah kiri.

Besar gaya normal yang bekerja pada balok (dalam satuan newton) dan percepatan balok (dalam satuan m/s2) berturut-turut sama dengan…

1. 12 dan 3
2. 18 dan 6
3. 28 dan 3
4. 34 dan 6
5. 40 dan 3

PEMBAHASAN : Menggambarkan gaya – gaya yang terlibat pada benda

F = 10 newton Massa =  2 kg

Pada saat t = 0 benda memiliki vo = 2 m/s ke kiri

Menentukan gaya normal (N)
Searah sumbu Y kondisi benda diam
ΣFY = 0
ΣFatas = ΣFbawah N = 4F/5 + w N = 4 (10)/5 + mg N = 8 + 2 (10)

N = 28 newton

Menentukan percepatan (a)
Searah sumbu x kondisi benda bergerak ΣF = m a 3F/5 = 2a 3(10)/5 = 2a 6 = 2a

a = 3 m/s2

Jawaban C

Soal No.4
Perpindahan balok selama t detik pertama adalah….

1. (2t – 3t2) m
2. (-2t + 3t2) m
3. (2t – 4,5t2) m
4. -2t + 1,5t2) m
5. (2t – 1,5t2) m

PEMBAHASAN : Menggambarkan gaya – gaya yang terlibat pada benda

s = vot + ½ at2
s = -2t + ½ (3) t2
s = -2t +1,5 t2
Jawaban D

Informasi berikut digunakan untuk menjawab soal no 5 dan 6
Sebuah beban bermassa m yang diikatkan pada ujung kanan sebuah pegas dengan konstanta pegas k diletakkan pada lantai datar dengan ujung pegas sebelah kiri terikat pada dinding. Beban ditarik ke kanan sampai ke titik A yang berjarak a dari titik setimbang dan kemudian dilepaskan sehingga berosilasi.

Setelah dilepas, beban bergerak ke kiri melewati titik setimbang O dan berhenti sesaat pada jarak b di sebelah kiri titik setimbang. Kemudian, beban bergerak ke kanan dan berhenti sesaat pada jarak c di sebelah kanan titik setimbang. Apabila Ek adalah energi kinetik sistem dan Ek di O sama dengan ½ kb2, maka…

1. b < c
2. b > c
3. b < a
4. b = a
5. b > a

PEMBAHASAN :

• Energi potensial
  EP = ½ ky2 Dengan m = massa benda A = amplitudo

  Y = simpangan

• Energi Kinetik
  EK = ½ mv2 Atau

  EK = ½ k (A2 – y2)

  Dengan m = massa benda A = amplitudo v = kecepatan Y = simpangan

  K = konstanta

• Energi Mekanik Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dengan energi kinetik EM = EP + EK

  EM = ½ kA

• Situasi energi potensial, kinetik dan Mekanik pada titik setimbang dan Terjauh
  1. Pada titik setimbang (y = 0)
     • Kecepatan bernilai maksimum (vmak), akibatnya EK maksimum
       Energi Mekanik = EKMAKSIMUM = ½ mvmaks2 = ½ kA2
     • Percepatan nol
     • Energi potensial nol (y = 0)
  2. Pada titik terjauh (y = A)
     • Simpangan maksimum (ymaksimum) akibatnya EPmaksimum
     • Energi Mekanik = EPMAKSIMUM = ½ kymaks2 = ½ kA2
     • Kecepatan nol
     • Percepatan maksimum akibatnya gaya pulih maksimum

Pernyataan diatas: “…. beban bergerak ke kiri melewati titik setimbang O dan berhenti sesaat pada jarak b kemudian bergerak ke kanan..” Artinya: titik b merupakan titik terjauh (amplitudo), energi mekanik di titik ini adalah

EM = ½ Kymaks2

EM = ½ kb2 Pernyataan diatas: “….beban bergerak ke kanan dan berhenti sesaat pada jarak c sebelah kanan titik setimbang..” Artinya: titik c merupakan titik terjauh (amplitudo) juga Pernyataan diatas: “…. beban di tarik ke kanan sampai ke titik A yang berjarak a dari titik setimbang..” Artinya titik a merupakan titik terjauh (amplitudo) juga

Kesimpulan a = b = c
Jawaban D

Setelah dilepas, beban bergerak ke kiri melewati titik setimbang dan berhenti sesaat di titik B, pada jarak b di sebelah kiri titik setimbang. Andaikan lantai kasar dan sampai di titik setimbang energi mekanik berkurang sebesar ε, usaha gaya gesek dari titik A sampai titik B adalah…

PEMBAHASAN : Gaya gesek merupakan termasuk gaya non konservatif, untuk itu berlaku:

WTotal = Wkonservatif + Wnon konservatif

ΔEk = – ΔEp + Wnon konservatif
Wnon konservatif = ΔEk+ΔEp
Wnon konservatif = ΔEm Pada situasi soal di atas, dari posisi A ke posisi setimbang O timbul gaya gaya gesek, usaha gaya gesek dari A ke O adalah

Wf = -Fg s

Wf = -Fg a Jika ditinjau dari energi mekanik, energi mekanik dari posisi A ke posisi O berkurang sebesar ε dengan demikian: (Gaya gesek merupakan termasuk gaya non konservatif)

ε = -Fg a

                        (1) Untuk situasi dari posisi A ke B, usaha yang dilakukan gaya gesek adalah:

WFAB = WFA + WFB

WFAB = -Fg a -Fg b
WFAB = -Fg (a + b)                    (2) Subsitusi persamaan 1 ke 2

Jawaban B

Sebuah benda A bermassa mA bergerak sepanjang sumbu x positif dengan laju konstan. Benda tersebut menumbuk benda B bermassa mB yang diam. Selama tumbukan, gaya interaksi yang dialami benda B ditunjukkan dalam gambar. Jika laju benda A setelah bertumbukan adalah vA, lajunya mula-mula adalah…

PEMBAHASAN : Momentum adalah ukuran kesulitan dalam menghentikan benda P = mv. Contoh momentum adalah tumbukan. Pada tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum artinya jumlah momentum sebelum dan sudah tumbukan adaalah sama.

Po = P’

mAvA + mB vB = mAVA’ + mB VB’ Sedangkan impuls merupakan istilah ini) digunakan pada kondisi suatu benda yang dikenai gaya (F) dalam waktu (Δt) singkat.  Besarnya Impuls I = F Δt I = Luas yang dilingkupi pada grafik F-t

I = ΔP = mv2 ­– mv1

Untuk kasus di soal di atas v2 = va dan v1 = vo dengan demikian:
I = ΔP = mv2 ­– mv1
Luas yang dilingkupi pada grafik F-t = mv2 ­– mv1
Dari grafik luasnya adalah luas segitiga yaitu dengan demikian:

Jawaban B

Sebuah silinder bermassa 5 kg dengan jari-jari 50 cm berada dalam celah lantai miring seperti ditunjukkan gambar. Sudut kemiringan salah satu sisi lantai adalah θ (tan θ = ¾). Jika silinder ditarik dengan gaya horizontal F = 90 N dan momen inersia relatif terhadap titik A adalah 2,0 kgm2, percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah…

1. 3,0 rad/s2
2. 3,5 rad/s2
3. 4,0 rad/s2
4. 4,5 rad/s2
5. 5,0 rad/s2

PEMBAHASAN : Menggambarkan gaya – gaya yang terlibat pada benda

Momen gaya τ = F R Sin θ Dengan ketentuan: Searah jarum jam negatif, berlawanan jarum jam positif

Jumlah Momen gaya pada titik A (gaya di titik itu bernilai τN = 0)

Στ = τF + τW
Στ = F R sin θF – w R sin θw Στ = F R sin θ – w R sin (90 – θ) Στ = F R sin θ – w R Cos θ Dari soal: tan θ = ¾ maka sin θ = 3/5 dan cos θ = 4/5 m = 5 kg maka w = 50 N F = 90 N R = 0,5 meter Στ = F R sin θ – w R Cos θ Στ = 90 0,5  3/5 – 50  0,5  4/5 Στ = 27 – 20 Στ = 7 Nm Hubungan dengan momen inersia, I Στ = I α 7 = 2α

α = 3,5 rad/s2

Jawaban B

Soal No.9
Seutas pita elastis memiliki panjang l dan lebar b. Jika salah satu ujung pita itu diklem pada dinding dan ujung yang lain ditarik dengan gaya sebesar F, pita itu bertambah panjang sebesar Δl. Pita kedua memiliki panjang l dan lebar 2b serta ketebalan yang sama. Jika salah satu ujung pita kedua itu diklem pada dinding dan ujung yang lain ditarikdengan gaya sebesar F, pita bertambah panjang 2Δl. Rasio modulus Young pita kedua dan modulus Young pita pertama adalah….

1. 1 : 4
2. 1 : 2
3. 1 : 1
4. 2 : 1
5. 4 : 1

PEMBAHASAN :

Jawaban A

Gas sebanyak n mol dan bersuhu T kelvin disimpan dalam sebuah silinder yang berdiri tegak. Tutup silinder berupa piston bermassa m kg dan luas penampang S m2 dapat bergerak bebas. Mula-mula piston diam dan tinggi kolom gas h meter. Kemudian, piston ditekan sedikit ke bawah sedalam y meter, lalu dilepas sehingga berosilasi. Jika suhu gas tetap, gas berperilaku sebagai pegas dengan konstanta pegas k, dan

, tekanan gas sama dengan…. pascal

PEMBAHASAN : Pada saat di tekan sebesar y, timbul gaya pulih untuk mengembalikan ke posisi semula. Yang berperilaku sebagai gaya pulih adalah gaya dorong gas.

Fpulih = Fgas

Jika Fpulih= k y
K y = Fgas Dari konsep tekanan, P = F/A maka F = P A dengan demikian:

K y = Pgas A

Pgas = Ky/A Perlu dingat, tekanan berkontribusi pada gaya pemulih itu adalah perbedaan tekanan sebelum dan sesudah ditekan ΔP dengan demikian, persamaan di atas: ΔP = Ky/A                                (1)

Dari soal suhu gas dijaga konstan, akibatnya tekanan gas sebelum ditekan (P1) berbeda dengan tekanan gas sesudah di tekan (P2) dengan hubungan:

P2 = P1 + ΔP       (2) Untuk situasi gas ideal suhu konstan sebagai berikut.

P1 V1 = P2 V2

P1 A h = P2 A (h-y)
P1 h = P2 (h-y)
Dari soal diperoleh hubungan:

Dengan demikian:

Jawaban A

DOWNLOAD SOAL UTBK I FISIKA TAHUN 2019 & PEMBAHASANNYA DALAM BENTUK PDF KLIK DISINI