1. Benda bermassa 10 kg terletak di atas permukaan lantai. Tentukan besar dan arah percepatan benda jika benda ditarik dengan gaya sebesar 10 N.

Pembahasan :

Besar Percepatan

Arah Percepatan

Arah percepatan = arah gaya total = ke kanan

2. Benda bermassa 10 kg ditarik oleh gaya F₁ = 5 N ke kiri dan gaya F₂ = 10 N ke kanan. Tentukan besar dan arah percepatan benda.

 Pembahasan :

Besar Percepatan

 

Arah Percepatan

Arah percepatan = arah gaya total = ke kanan

3. Benda bermassa 10 kg ditarik oleh F₁ = 8 N dan didorong oleh F₂ = 10 N. Sudut yang dibentuk F₁ dengan horisontal = 30^o. Tentukan besar dan arah percepatan benda.

 

Pembahasan :

Besar Percepatan

Arah Percepatan

Arah percepatan = arah gaya total = ke kanan

4. Laju benda bermassa 4 kg bertambah secara teratur dari 5 m/s menjadi 10 m/s setelah benda bergerak sejauh 20 m. Tentukan besar gaya total yang menyebabkan bertambahnya laju benda.

Pembahasan :

Diketahui :

m = 4 Kg

v_o = 5 m/s

v_t = 10 m/s

s = 20 m

Ditanyakan : Besar gaya total (F)

Terlebih dahulu kita hitung besar percepatan (a) :

v_t² = vo² + 2as —– v_t² – vo² = 2as

(10 m/s)² – (5 m/s)² = 2(a)(20 m)

100 (m/s)² – 25 (m/s)² = (40 m)(a)

75 (m/s)² = (40 m)(a)

a = 75 (m/s)² : 40 m

a = 1,87 m/s²

Besar gaya total :

?F = ma = (4 Kg)(1,87 m/s²) = 7,5 Kg m/s² = 7,5 N

5. Benda bermassa 4 kg yang sedang bergerak dengan laju 20 m/s mengalami perlambatan hingga dalam waktu 4 sekon lajunya menjadi 5 m/s. Tentukan besar gaya total yang menyebabkan berkurangnya laju benda.

Pembahasan :

Diketahui :

m = 4 Kg

v_o = 20 m/s

v_t = 5 m/s

t = 4 s

Ditanyakan : Besar gaya total

Terlebih dahulu kita hitung besar percepatan (a) :

v_t = v_o + at —— v_t – v_o = at

5 m/s – 20 m/s = a (4 s)

15 m/s = a (4 s)

a = 15 m/s : 4 s = 3,75 m/s²

6. Berapa besar gaya yang dibutuhkan untuk menggerakan benda seberat 100 N agar benda mengalami percepatan sebesar 1 m/s².

Pembahasan :

7. Seseorang bermasssa 50 kg berada di dalam sebuah lift. Hitung gaya normal yang dikerjakan lantai lift pada orang tersebut jika : (a) Lift diam (b) lift bergerak ke bawah dengan kecepatan konstan (c) Lift bergerak ke atas dengan percepatan 3 m/s² (d) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s² (e) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 9,8 m/s² (f) Lift diperlambat ke bawah dengan perlambatan 3 m/s².

Pembahasan :

Diketahui :  m = 50 kg, g = 9,8 m/s²

Ditanyakan : gaya normal yang bekerja pada orang yang berada di dalam lift

(a) Lift diam

?F_y = ma —-> a = 0

Gaya yang arahnya ke atas bernilai positif, gaya yang arahnya ke bawah bernilai negatif.

N – w = 0

N = w = mg = (50 kg)(9,8 m/s²) = 490 Newton

(b) Lift bergerak ke bawah dengan kecepatan konstan

?F_y = ma —-> a = 0

Gaya yang arahnya ke atas bernilai positif, gaya yang arahnya ke bawah bernilai negatif.

N – w = 0

N = w = mg = (50 kg)(9,8 m/s²) = 490 Newton

(c) Lift bergerak ke atas dengan percepatan 3 m/s²

?F_y = ma —-> a = 3 m/s²

Gaya yang searah dengan percepatan bernilai positif, gaya yang berlawanan arah dengan percepatan bernilai negatif.

N – w = ma

N = w + ma

N = mg + ma = m (g + a) = (50 kg)(9,8 m/s² + 3 m/s²) = (50 kg)(12,8 m/s²) = 640 Newton

(d) Lift bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s²

?F_y = ma —-> a = 3 m/s²

Gaya yang searah dengan percepatan bernilai positif, gaya yang berlawanan arah dengan percepatan bernilai negatif.

w – N = ma

N = w – ma = mg – ma = m (g – a) = (50 kg)(9,8 m/s² – 3 m/s²) = (50 kg)(6,8 m/s²) = 340 Newton

(e) Lift bergerak ke bawah dengan percepatan 9,8 m/s²

?F_y = ma —-> a = 9,8 m/s²

Gaya yang searah dengan percepatan bernilai positif, gaya yang berlawanan arah dengan percepatan bernilai negatif.

w – N = ma

N = w – ma = mg – ma = m (g – a) = (50 kg)(9,8 m/s² – 9,8 m/s²) = (50 kg)(0) = 0

Tidak ada gaya normal karena lift dan orang di dalamnya mengalami jatuh bebas.

(f) Lift diperlambat ke bawah dengan perlambatan 3 m/s²

?F_y = ma —-> a = – 3 m/s²

w – N = m(-a)

N = w – m(-a) = mg + ma = m (g + a) = (50 kg)(9,8 m/s² + 3 m/s²) = (50 kg)(12,8 m/s²) = 640 Newton

—————

8. Hitung tegangan kabel penyanggah lift bermassa 1000 kg, jika (a) lift diam (b) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s² (c) lift bergerak ke atas dengan percepatan 3 m/s² (d) lift bergerak ke bawah dengan percepatan 9,8 m/s².

Pembahasan :

Diketahui : m = 1000 kg, g = 9,8 m/s².

Ditanyakan : Tegangan (T) kabel penyanggah lift

(a) Lift diam

?F_y = ma —-> a = 0

T – w = 0

T = w = mg = (1000 kg)(9,8 m/s²) = 9800 Newton

(b) Lift bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s²

?F_y = ma —-> a = 3 m/s²

w – T = ma

T = w – ma = mg – ma = m (g – a) = (1000 kg)(9,8 m/s² – 3 m/s²) = (1000 kg)(6,8 m/s²) = 6800 Newton

(c) Lift bergerak ke atas dengan percepatan 3 m/s²

?F_y = ma —-> a = 3 m/s²

T – w = ma

T = w + ma = mg + ma = m (g + a) = (1000 kg)(9,8 m/s² + 3 m/s²) = (1000 kg)(12,8 m/s²) = 12800 Newton

(d) Lift bergerak ke bawah dengan percepatan 9,8 m/s²

 ?F_y = ma —-> a = 9,8 m/s²

w – T = ma

T = w – ma = mg – ma = m (g – a) = (1000 kg)(9,8 m/s² – 9,8 m/s²) = (1000 kg)(0) = 0