Hukum II Newton: Contoh Soal dan Pembahasan 1

Setelah memahani konsep hukum II Newton, alangkah baiknya kalau dapat menerapkannya dalam kontek permasalahan fisika. Konsep hukum II Newton sangat sederhana untuk dipahami, tetapi kenyataanya ketika diterapkan dalam permasalahan, sering kali siswa merasa kebingungan. Kebingungan tersebut bersumber dari kemampuan siswa yang rendah dalam menganalisis besaran yang diketahui. Ditambah lagi beberapa siswa tidak bisa menggambarkan digaram gaya secara tepat. Kondisi akan semakin parah ketika siswa sendiri kurang memiliki kemampuan matematis yang cukup untuk menunjang proses penyelesaian soal. Apa yang harus dilakukan oleh siswa? Mulailah dengan motivasi tinggi untuk menyelesaikan tiga masalah penting di atas. Dalam kajian kali ini kita akan memfokuskan diri pada menyelesaikan permasalahan yang melibatkan gerak GLLB dari benda. Tentunya besaran yang muncul dalam permasalahan bisa kita prediksikan seperti gaya (F), percepatan (a), jarak (s), kecepatan (v), dan waktu (t).

Kaji-1: Gaya F bekerja pada benda yang massanya m, sehingga bergerak dengan percepatan a. Jika massanya menjadi setengah kali semula sedangkan gayanya tetap, tentukan percepatan benda akibat massa berubah?

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Percepatan ketika massa benda berubah dapat dihitung dengan perbandingan karena gaya tetap, massa dan percepatan berbanding terbalik.

Latih-1: Gaya F bekerja pada benda yang massanya 2m, sehingga bergerak dengan percepatan a. Jika massanya menjadi setengah kali semula sedangkan gayanya menjadi dua kali semula, tentukan percepatan benda akibat massa dan gaya berubah?

Kaji-2: Sebuah mobil bermassa 1500 kg bergerak dengan laju 72 km/jam. Ketika mobil mulai direm untuk mendapatkan perlambatan konstan, mobil berhenti dalam selang waktu 1.25 menit. Hitung gaya pengereman yang bekerja pada mobil tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Gaya pengereman pada mobil dapat dihitung dengan Hukum II Newton


Tanda negatif menunjukkan gaya melawan arah kecepatan.

Latih-2: Sebuah mobil bermassa 1500 kg bergerak dengan laju tertentu. Ketika mobil mulai direm untuk mendapatkan perlambatan konstan akibat gaya 1000N, mobil berhenti dalam selang waktu 1.5 menit. Hitung kecepatan awal yang bekerja pada mobil tersebut!

Kaji-3: Elevator bermassa 500 kg bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan tetap 2 m/s/s. Tentukanlah besar gaya tegangan kawat penarik elevator tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Dalam menyelesaikan permasalahan ini, sebaiknya kita menggambarkan sistem yang terjadi seperti pada gambar di bawah ini.

Pada gambar di atas, tegangan kawat elevator (T), gaya berat elevator (W), dan percepatan (a). Dalam permasalahan seperti ini, vektor acuannya adalah percepatan. Gaya yang searah percepatan (+) dan berlawan (-). jadi penerapan hukum II Newton adalah


Latih-3: Elevator bermassa 500 kg bergerak vertikal ke atas dengan percepatan tetap 2 m/s/s. Tentukanlah besar gaya tegangan kawat penarik elevator tersebut!

Kaji-4: Benda 1 kg mula-mula diletakkan di tanah, kemudian diberi gaya 14N vertikal ke atas selama 5 detik. Hitunglah tinggi maksimum yang dicapai oleh benda tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Sebelum mencari tinggi maksimum, tentukan terlebih dahulu percepatan benda dan kecepatan awal benda saat t = 5 detik.


 

Ketinggian maksimum benda dari titik saat gaya 14 N dihilangkan adalah


Ketinggian maksimum benda dari permukaan tanah merupakan jumlah h dengan tinggi selama 5 detik.


Latih-4: Benda 1 kg mula-mula diletakkan di tanah, kemudian diberi gaya tertentu vertikal ke atas selama 5 detik. Jika percepatan benda akibat gaya adalah 8 m/s/s dan ketinggian maksimum benda dari tanah 80m, hitunglah tinggi maksimum dari mulai gaya hilang pada benda!

Kaji-5: Kotak 10 kg mula-mula diam pada bidang miring dengan kemiringan 30 derajat terhadap arah horizontal. Kotak bergerak meluncur pada bidang miring tersebut sejauh 10 m, jika bidang miring tersebut licin, tentukanlah laju akhir dari kotak tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Percepatan benda pada bidang miring dapat dihitung dengan hukum II Newton.


Kecepatan pada jarak tertentu (s) dapat dihitung dengan GLBB.

Latih-5: Kotak 10 kg mula-mula diam pada bidang miring dengan kemiringan 45 derajat terhadap arah horizontal. Kotak bergerak meluncur pada bidang miring tersebut sejauh 5 m, jika bidang miring tersebut licin, tentukanlah laju akhir dari kotak tersebut!