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

  

Sebelumnya, kita telah membahas soal dinamika partikel (bagian 1 dan bagian 2). Sekarang, kita akan bahas 10 soal dan pembahasan dinamika partikel (bagian 3) yang dapat dipelajari sebelum kuis.

 

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

 

Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.

21. Perhatikan gambar benda yang tiba-tiba meluncur berikut ini!

Perhatikan gambar benda yang tiba-tiba meluncur berikut ini
Berdasarkan gambar diatas dapat disimpulkan bahwa . . .

   A. Resultan gaya pada sumbu y bernilai m.a

   B. Massa benda tidak mempengaruhi percepatan benda

   C. N dan W cos θ bukan pasangan gaya aksi reaksi

   D. Besar sudut kemiringan tidak memengaruhi percepatan benda

   E. Besar koefisien gesek kinetis mempengaruhi percepatan benda pada sumbu y

Pembahasan :

Pasangan gaya reaksi dari gaya aksi gaya berat adalah gaya tarik benda terhadap bumi bukan gaya normal. Memang, kedua vektor gaya berat dan gaya normal terkadang saling berpelurus, tetapi mereka bukanlah pasangan gaya aksi-reaksi.

Gaya aksi-reaksi memiliki persyaratan bekerja pada dua benda yang berbeda. Sedangkan, gaya normal dan gaya berat bekerja pada titik tangkap benda yang sama.

Jawaban C

 

22. Dua box bermassa 20 kg dan 30 kg diletakkan berdampingan dan didorong oleh gaya sebesar 400 N pada box yang besar. Benda berada diatas bidang licin dengan kemiringan 37o terhadap horisontal. Besar gaya kontak yang dialami oleh kedua benda tersebut adalah . . .

   A. 20 N

   B. 40 N

   C. 80 N

   D. 160 N

   E. 120 N

Pembahasan :

Diketahui :

m1 = 30 kg (box merah muda besar)

m2 = 20 kg (box biru kecil)

F = 400 N

Sin 37o = 0,6

Dua box bermassa 20 kg dan 30 kg diletakkan berdampingan dan didorong oleh gaya sebesar 400 N pada box yang besar. Benda berada diatas bidang licin dengan kemiringan 37o terhadap horisontal

Ditanya : gaya kontak kedua benda (F12)

*Mencari percepatan (a) kedua benda, anggap kedua benda menjadi satu dengan massa 50 kg, gaya berat 500 N, dan didorong ke atas dengan gaya F.

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

FW.sin37

=

mt.ax

400 – 500.(0,6)

=

50.a

400 – 300

=

50.a

a

=

2 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

FF12W.sin37  

=

m1.a

400 – F12 – 500.(0,6)  

=

30(2)

F12

=

100 – 60

F12

=

40 N

Jawaban B

 

23. Dua balok masing-masing bermassa 4 kg dan 6 kg diikat oleh sebuah tali penghubung. Kemudian, ia diposisikan pada lantai kasar horisontal dengan koefisien gesekan 0,1. Benda yang berat ditarik oleh gaya 40 N dengan sudut 53o terhadap sumbu vertikalnya. Besar tegangan tali penghubung kedua nya sebesar . . .

   A. 2,44 N

   B. 5,76 N

   C. 12,80 N

   D. 13,76 N

   E. 15,67 N

Pembahasan :

Diketahui :

m1 = 4 kg

m2 = 6 kg

F = 40 N

Sin 53o = 0,8

fk1 = m1.g.μk = 4(10)(0,1) = 4 N

fk2 = m2.g.μk = 6(10)(0,1) = 6 N

Dua balok masing-masing bermassa 4 kg dan 6 kg diikat oleh sebuah tali penghubung. Kemudian, ia diposisikan pada lantai kasar horisontal dengan koefisien gesekan 0,1. Benda yang berat ditarik oleh gaya 40 N dengan sudut 53o terhadap sumbu ve
Ditanya : gaya tegang tali kedua benda (T)

*Mencari persamaan dengan meninjau benda 1, dimana gaya gesek fk1 bernilai negatif karena berlawanan dengan percepatan a. Sedangkan, gaya tegang tali T positif karena searah dengan a.

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

Tfk1

=

m1.ax

T – 4

=

4.a

T

=

4a + 4

*Mencari persamaan dengan meninjau benda 2, dimana gaya gesek fk2 dan gaya tegang tali T bernilai negatif karena berlawanan dengan percepatan a. Sedangkan, gaya Fsin53 positif karena searah dengan a.

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

Fsin53 – Tfk2

=

m2.ax

40sin(53) – T – 6

=

6.a

26 – T

=

6a

T

=

26 – 6a

*Subtitusi kedua persamaan gaya tegang tali T

T

=

26 – 6a

4a + 4

=

26 – 6a

10a

=

22

a

=

2,2 m/s2

*Mencari gaya tegang tali T

T

=

26 – 6a

T

=

26 – 6(2,2)

T

=

12,8 N

Jawaban C.

 

24. Balok yang berada di atas bidang miring akan memenuhi hukum 1 Newton, jika . . .

   A. Tidak ada gaya luar yang bekerja

   B. Bekerja gaya luar sebesar m.a

   C. Besar gaya luar lebih besar dari gaya gesek statisnya

   D. Besar gaya luar sama dengan gaya gesek statisnya

   E. Besar gaya luar lebih besar dari gaya gesek kinetisnya

Pembahasan :

Gaya normal dan gaya berat bukanlah gaya aksi-reaksi. Kita dapat meninjau kembali penjelasan pada pembahasan soal nomor 1 dan 21.

Jawaban A.

 

25. Perhatikan gambar berikut!

Balok bermassa 5 kg diletakkan di atas bidang miring dengan kemiringan 37o terhadap lantai yang koefisien gesek yang sebesar 0, 2
Balok bermassa 5 kg diletakkan di atas bidang miring dengan kemiringan 37o terhadap lantai yang koefisien gesek yang sebesar 0, 2.  Kemudian, balok dihubungkan pada benda bermassa 8 kg, sehingga benda yang menggantung ini menarik benda pertama naik dengan besar percepatan dan tegangan tali sebesar . . .

   A. 3,1 m/s2 dan 55,4 N

   B. 5,7 m/s2 dan 34,4 N

   C. 3,2 m/s2 dan 105,6 N

   D. 1,6 m/s2 dan 54,4 N

   E. 2,3 m/s2 dan 105,6 N

Pembahasan :

Diketahui :

m1 = 5 kg ; W1 = 50 N

m2 = 8 kg ; W2 = 80 N

Sin 37o = 0,6

fk1 = m1.g.μk = 5(10)(0,2) = 10 N

Balok bermassa 5 kg diletakkan di atas bidang miring dengan kemiringan 37o terhadap lantai yang koefisien gesek yang sebesar 0, 2.  Kemudian, balok dihubungkan pada benda bermassa 8 kg,
Ditanya : percepatan benda (a) dan gaya tegang tali kedua benda (T)

*Mencari persamaan dengan meninjau benda 1, dimana gaya gesek fk1 dan W1.sin37 bernilai negatif karena berlawanan dengan percepatan a. Sedangkan, gaya tegang tali T positif karena searah dengan a.

ΣF

=

m.a

Tfk1W1.sin37

=

m1.ax

T – 10 – 50(0,6)

=

5a

T

=

5a + 40

*Mencari persamaan dengan meninjau benda 2, dimana gaya tegang tali T bernilai negatif karena berlawanan dengan percepatan a. Sedangkan, gaya berat W2 positif karena searah dengan a.

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

W2T

=

m2.ax

80 – T

=

8.a

T

=

80 – 8a

*Subtitusi kedua persamaan gaya tegang tali T

T

=

80 – 8a

5a + 40

=

80 – 8a

13a

=

40

a

=

3,1 m/s2

*Mencari gaya tegang tali T

T

=

80 – 8a

T

=

80 – 8(40/13)

T

=

55,4 N

Jawaban A.

 

26. Perhatikan pernyataan berikut ini!

   1) Berat benda

   2) Sudut kemiringan lantai

   3) Koefisien gesek

   4) Massa benda

Faktor yang mempengaruhi gaya normal benda pada bidang miring kasar ditunjukkan nomor . . .

   A. 1, 2, 3

   B. 1, 3

   C. 2, 4

   D. 4 saja

   E. Semua

Pembahasan :

N = W.cosθ = m.g.cosθ

Faktor yang mempengaruhi nya adalah sudut, massa, berat benda (1, 2, dan 4)

Jawaban C.

 

27. Perhatikan gambar berikut!

dinamika partikel, 1 massa pada bidang miring, 1 massa digantung, dua katrol
Jika massa benda pertama lebih kecil dari benda kedua, maka . . .

   A. Percepatan kedua balok sama

   B. Tegangan tali kedua balok sama

   C. Kecepatan kedua balok sama

   D. Percepatan benda pertama paling kecil

   E. Kecepatan benda kedua paling besar

Pembahasan :

Pada sistem ini, percepatan kedua benda sama. Sedangkan, gaya tegang tali kedua benda berbeda. Khususnya tali pada katrol 1 dan katrol 2.

Jawaban A.

 

28. Perhatikan gambar dibawah ini!

Fiki ingin mendorong mesin cuci bermassa 50 kg seperti pada gambar. Jika ia mendorong dengan gaya sebesar 200 N, koefisien gesek statis dan kinetis lantai dengan almari berturut-turut 0,5 dan 0,3
<a href="http://www.freepik.com">Designed by macrovector / Freepik</a>

Fiki ingin mendorong mesin cuci bermassa 50 kg seperti pada gambar. Jika ia mendorong dengan gaya sebesar 200 N, koefisien gesek statis dan kinetis lantai dengan almari berturut-turut 0,5 dan 0,3, maka almari berada dalam keadaan . . .

   A. Diam

   B. Bergerak ke kanan dengan percepatan 1 m/s²

   C. Bergerak ke kiri dengan percepatan 1 m/s²

   D. Bergerak ke kanan dengan percepatan 3 m/s²

   E. Bergerak ke kiri dengan percepatan 3 m/s²

Pembahasan :

Jika gaya gesek statis lebih besar atau sama dengan gaya luar (fsF), maka benda akan diam.

fs = m.g.μs = 50.(10)(0,5) = 250, dimana nilai gaya F juga 250 N. Benda masih dalam keadaan diam (tepat akan bergerak).

Pembahasan lebih lanjut tentang sub bab ini, silahkan klik link berikut "gaya gesek statis & kinetik"

Jawaban A.

 

29. Perhatikan gambar dibawah ini!

Massa 2 lebih besar dari massa 1 dan telah bergerak pada lantai kasar dengan percepatan x searah percepatan gravitasi bumi sebesar g. Jika benda lain yang massanya 1/2 kali benda 1 diletakkan diatas benda 1
Massa 2 lebih besar dari massa 1 dan telah bergerak pada lantai kasar dengan percepatan x searah percepatan gravitasi bumi sebesar g. Jika benda lain yang massanya 1/2 kali benda 1 diletakkan diatas benda 1, maka . . .

   A. Tetap bergerak dengan percepatan x

   B. Percepatan benda 0

   C. Percepatan menjadi kurang dari x

   D. Percepatan menjadi lebih dari x

   E. Percepatan benda menjadi g

Pembahasan :

Percepatan tentu akan kurang dari percepatan sebelumnya. Hal ini terjadi karena gaya gesek pada benda B akan lebih besar akibat massa yang bertambah.

Jawaban C.

 

30. Balok bermassa 2 kg berada di atas bidang miring yang membentuk sudut 37o terhadap bidang horisontal. Jika koefisien gesekan statis dan kinetis antara antara balok dan bidang miring berturut-turut 0,4 dan 0,2, maka percepatan gerak balok adalah . . .

   A. 2,8 N

   B. 3,2 N

   C. 3,6 N

   D. 4,0 N

   E. 4,4 N

Pembahasan :

Diketahui :

m = 2 kg ; W = 20 N

sin 37 = 0,6

fk = m.g.μk = 2.(10)(0,2) = 4 N

Balok bermassa 2 kg berada di atas bidang miring yang membentuk sudut 37o terhadap bidang horisontal. Jika koefisien gesekan statis dan kinetis antara antara balok dan bidang miring berturut-turut 0,4 dan 0,2, maka percepatan gerak
Ditanya : percepatan benda (a)

ΣF

=

m.a

ΣFx

=

m.ax

W.sin37 – fk

=

m.ax

20(0,6) – 4

=

2.a

12 – 4

=

2a

a

=

4 m/s2

Jawaban D.

 

Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Hukum Gravitasi (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda

 

Soal dan pembahasan dinamika partikel keseluruhan dapat dilihat pada terbitan sebelumnya. Klik link baca sebelumnya.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel