10 Soal & Pembahasan Dinamika Partikel (bagian 2) ǀ Pilihan Ganda

  

Dinamika partikel mencakup sub bab, hukum satu, dua, dan tiga Newton. Berikut 10 soal dan pembahasan dinamika partikel (bagian 2) yang dapat dipelajari sebelum kuis.

 

Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Dinamika Partikel (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda

 

Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.

11. Perhatikan gambar dibawah ini!

Massa balok pertama 5 kg pada sudut 37o dan massa balok kedua 10 kg pada sudut 53o. Jika kalor dianggap tidak ikut berputar, maka besar tegangan tali adalah . . .

   A. 17 N

   B. 27 N

   C. 37 N

   D. 47 N

   E. 57 N

Pembahasan :

Lihat penurunan persamaan “pesawat atwood (katrol-tali) di atas lantai bidang miring” (gambar 1.2) pada link tersebut. Massa 2 bergerak turun (a searah jarum jam).

Diketahui :

m1 = 5 kg

m2 = 10 kg

W1 = m1.g = 5(10) = 50 N

W2 = m2.g = 10(10) = 100 N

θ1 = 37o ; sin 37o = 0,6

θ2 = 53o ; sin 53o = 0,8

Massa balok pertama 5 kg pada sudut 37 dan massa balok kedua 10 kg pada sudut 53o. Jika kalor dianggap tidak ikut berputar, maka besar tegangan tali
Ditanya : Besar gaya tegang tali (T)?

*Mencari besar percepatan (a), penurunan persamaan dapat dilihat pada link di atas

a

=

g (m2 sin θ2 – m1 sin θ1)/ (m1 + m2)

a

=

10 (10 sin53 - 5 sin37)/ (10 + 5)

a

=

10 (8 - 3)/ (10 + 5)

a

=

10/3 m/s2

*Persamaan untuk massa 1 (Gaya tegang tali T bernilai positif karena searah dengan percepatan a, dan gaya berat W1.sin θ1 negatif karena berlawanan)

ΣF

=

m.a

T - W1.sin θ1

=

m1.a

T

=

W1.sin θ1 + m1.a

T

=

50.sin 37o + 5.(10/3)

T

=

47 N

Jawaban D.

 

12. Dua box bermassa 25 kg dan 15 kg diletakkan berdampingan dan keduanya didorong oleh gaya sebesar 120 N pada box yang besar. Besar gaya kontak yang dialami oleh kedua benda adalah . . .

   A. 15 N

   B. 30 N

   C. 45 N

   D. 60 N

   E. 75 N

Pembahasan :

Diketahui :

m1 = 25 kg

m2 = 15 kg

F = 120 N

Dua box bermassa 25 kg dan 15 kg diletakkan berdampingan dan keduanya didorong oleh gaya sebesar 120 N pada box yang besar. Besar gaya kontak yang dialami oleh kedua benda
Ditanya : gaya kontak kedua benda (F12)

*Mencari percepatan (a) kedua benda, anggap kedua benda menjadi satu dengan massa 40 kg.

ΣF = m.a

ΣFx = m.ax

120 = 40.ax

ax = 3 m/s2

*Mencari gaya kontak kedua benda (F12). Kita pilih salah satu benda, yaitu benda 1 (Gaya F akan bernilai positif karena searah dengan percepatan a dan gaya kontak F21 akan bernilai negatif karena berlawanan dengan percepatan a)

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

FF12

=

m1.ax

120 – F12

=

25(3)

F12

=

120 - 75

F12

=

45 N

Jawaban C

 

13. Suatu percobaan dilakukan secara acak. Jika nilai gaya geseknya sebesar 10% gaya beratnya, maka benda yang dapat menempuh jarak 10 m dengan waktu yang paling lama adalah . . .

Suatu percobaan dilakukan secara acak. Jika nilai gaya geseknya sebesar 10% gaya beratnya, maka benda yang dapat menempuh jarak 10 m dengan waktu yang paling lama

Pembahasan :

Benda yang memerlukan waktu lebih lama untuk mencapai jarak 10 m adalah benda yang memiliki percepatan paling kecil, yaitu benda pada pilihan C.

Gaya gesek bernilai 10% dari gaya berat. Pada pilihan C, gaya berat W nya adalah 1000 (m.g). Nilai 10% nya adalah 100. Jadi, gaya gesek fk nya adalah 100 N.

*Cara mencari percepatan a terkecil dari semua pilihan

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

Ffk

=

m.ax

200 – 100

=

100.a

100

=

100.a

a

=

1 m/s2

Jawaban C.

 

14. Troli bermassa 10 kg dengan percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s² didorong dengan gaya 30 N. Agar troli tersebut dapat bergerak dengan kecepatan tetap, maka perlu didorong pada lantai . . .

   A. Berkoefisien gesek statis 0,3

   B. Berkoefisien gesek kinetis 0,3

   C. Berkoefisien gesek statis 0,03

   D. Berkoefisien gesek kinetis 0,03

   E. Yang licin tanpa koefisien gesek

Pembahasan :

Kecepatan tetap menandakan percepatannya bernilai nol. Jadi, persamaannya akan menjadi

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

Ff

=

m.0

30 – f

=

0

f

=

30 N

Jika, gaya gesek fk 30 dan massa benda 10, maka koefisien geseknya μ adalah

f

=

m.g.μ

30

=

10.10.μ

μ

=

0,3

Karena besar gaya dorong F dan gaya gesek f sama besar, maka benda belum bergerak dan gaya geseknya adalah gaya gesek statis fs, begitupula koefisien gesek μ nya adalah koefisien gesek statis μs

Jawaban A.

 

15. Mobil mainan dengan berat 250 gram ditarik gaya sebesar 4 N pada lantai kasar, dengan koefisien gesek kinetis 0,1, sehingga mobil bergerak. Ketika benda telah menempuh jarak 5 m, maka kecepatannya sebesar . . .

   A. 0,1 m/s

   B. 1 m/s

   C. 5√5 m/s

   D. √10 m/s

   E. 5√6 m/s

Pembahasan :

Diketahui :

m = 0,25 kg

F = 4 N

μk = 0,1

Δx = 5 m

Ditanya : Kecepatan akhir benda (vf)

*Mencari gaya gesek kinetis (fk)

fk

=

m.g.μk

fk

=

(0,25)(10)(0,1)

fk

=

0,25 N

*Mencari percepatan a pada benda

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

Ffk

=

m.a

4 – 0,25

=

0,25a

a

=

15 N

*Mencari kecepatan akhir (vf) menggunakan persamaan GLBB

vf2

=

vi2 + 2.a.Δx

vf2

=

02 + 2.(15).5

vf2

=

150

vf

=

5√6 m/s

Jawaban E.

 

16. Jika pesawat atwood digantungkan benda dengan massa 1 kg dan 4 kg hingga bergerak, maka jarak antara kedua benda setelah 1 detik sebesar . . .

   A. 9,0 m

   B. 6,0 m

   C. 3,0 m

   D. 1,6 m

   E. 0,5 m

Pembahasan :

Lihat penurunan persamaan “percepatan pesawat atwood (katrol-tali) tanpa lantai” (gambar 1.4) pada link tersebut.

Diketahui :

m2 = 1 kg

m1 = 4 kg

t = 1 s

Ditanya : jarak kedua massa yang bergerak (xt)?

*Mencari percepatan (a)

a

=

g (m1 - m2)/( m1 + m2)

a

=

10 (4 - 1)/(4 + 1)

a

=

6 m/s2

*Mencari jarak yang ditempuh m1 selang waktu 1 s (x1)

xf

=

xi  + vi.t + (1/2).at2

xf

=

0 + 0.1 + (1/2).6.12

xf

=

3 m

*Massa 1 menempuh jarak 3 m turun dan tentu massa 2 menempuh jarak 3 m naik. Jarak total antara keduanya adalah 6 m.

Jawaban B.

 

17. Keranjang yang massanya dapat diabaikan diberikan gaya tarik sebesar 15 N ke arah kanan. Lantai A memiliki koefisien gesek statis 0,5 dan koefisien gesek kinetis 0,3. Agar benda tetap bergerak dengan percepatan tetap sebesar 1 m/s2, maka massa yang dapat diletakkan di dalamnya adalah . . .

   A. 0,3 kg

   B. 1,5 kg

   C. 1,5 kg

   D. 3,75 kg

   E. 5,0 kg

Pembahasan :

Diketahui :

F = 15 N

fk = m.g.μk = m.10.(0,3) = 3m

fs = m.g.μs = m.10.(0,5) = 5m

a = 1 m/s2

Ditanya : massa benda (m)

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

Ffk

=

m.a

15 – 3m

=

m.1

4m

=

15

m

=

3,75 kg

Jawaban D.

 

18. Perhatikan gambar dibawah ini!

Balok A bermassa 10 kg diletakkan pada lantai dengan koefisien gesek lantai 0,1. Kemudian, di atasnya diletakkan balok B besar gaya minimum agar benda tetap diam
Balok A bermassa 10 kg diletakkan pada lantai dengan koefisien gesek lantai 0,1. Kemudian, di atasnya diletakkan balok B bermassa 15 kg yang diikatkan pada dinding. Jika koefisien gesekan antara A dan B adalah 0,4 dan g = 10 m/s², maka besar gaya minimum agar benda tetap diam adalah . . .

   A. 10 N

   B. 85 N

   C. 50 N

   D. 100 N

   E. 110 N

Pembahasan :

Diketahui :

flantai = (mA + mB).g.μ = 25(10)(0,1) = 25 N

fBA = mB.g.μ = 15(10)(0,4) = 60 N

mA = 10 kg

mB = 15 kg

Balok A bermassa 10 kg diletakkan pada lantai dengan koefisien gesek lantai 0,1. Kemudian, di atasnya diletakkan balok B besar gaya minimum agar benda tetap diam
Ditanya : gaya minimum agar benda A tetap diam (FA)

*Benda diam, berarti percepatan a = nol

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

mA.ax

FAflantai – fAB

=

mA.a

FA – 25 – 60

=

10.(0)

FA

=

85 N

Jawaban B.

 

19. Perhatikan gambar dibawah ini!

Benda pertama bermassa 25 kg berada di atas bidang kasar dengan koefisien gesek kinetis 0,2. Jika benda yang menggantung bermassa 175 kg
Benda pertama bermassa 25 kg berada di atas bidang kasar dengan koefisien gesek kinetis 0,2. Jika benda yang menggantung bermassa 175 kg dan g = 10 m/s², maka tegangan tali yang dialami oleh sistem adalah . . .

   A. 62,5 N

   B. 112,5 N

   C. 162,5 N

   D. 212,5 N

   E. 262,5 N

Pembahasan :

Lihat penurunan persamaan “pesawat atwood (katrol-tali) di atas lantai datar” (gambar 1.2) pada link tersebut. Misal, massa 2 yang tergantung bergerak turun (a searah jarum jam).

Diketahui :

m1 = 25 kg

m2 = 175 kg

μk = 0,2

Ditanya : Gaya tegang tali (T)?

*Mencari nilai percepatan (a)

a

=

g (m2 – m1.μk)/ (m1 + m2)

a

=

10 (175 – 25.(0,2))/ (25 + 175)

a

=

10 (175 – 25.(0,2))/ (25 + 175)

a

=

8,5 m/s2

*Persamaan ditinjau dari massa 1 (Gaya T bernilai positif karena searah dengan percepatan a dan fk negatif karena berlawanan dengan a)

ΣF

=

m.a

T - fk

=

m1.a

T

=

fk + m1.a

T

=

50 + 25(8,5)

T

=

262,5 N

*Gaya tegang tali-nya sebesar 262,5  N

Jawaban E.

 

20. Besarnya gaya normal pada bidang miring akan selalu lebih kecil dari gaya beratnya karena . . .

   A. Keduanya saling berpelurus

   B. Keduanya saling tegak lurus

   C. Gaya normal diuraikan pada vektor gaya normal yang tegak lurus bidang

   D. Gaya normal diuraikan pada vektor gaya normal yang sejajar bidang

   E. Gaya normal yang diuraikan nilainya bisa lebih besar dari gaya berat

Pembahasan :

Gaya normal (N) pada miring memiliki nilai yang sama besar dengan W.cosθ. Sedangkan, nilai dari suatu cos sudut pasti kurang dari 1. Nilainya akan lebih kecil dari gaya berat W.

Jawaban D.

 

Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Dinamika Partikel (bagian 3) ǀ Pilihan Ganda

 

Lanjutkan soal dan pembahasan dinamika partikel yang terdiri dari hukum satu, dua, dan tiga Newton. Klik link untuk melanjutkan membaca.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel