Berikut ini adalah pertanyaan dari asmida4221 pada mata pelajaran Fisika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas
Jawaban dan Penjelasan
Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.
Konsep gerak benda pada bidang miring kasar pada dasarnya sama saja dengan gerak benda pada bidang miring licin. Hanya saja, pada bidang miring kasar, gerak benda dipengaruhi atau dihambat oleh adanya gaya gesek. Untuk benda yang diam dipengaruhi gaya gesek statis. Sedangkan untuk benda yang bergerak dipengaruhi gaya gesek kinetis.
Konsep yang kita gunakan untuk menyelesaikan soal tentang gerak benda di bidang miring adalah konsep Hukum Newton dan gaya gesek (khusus untuk bidang miring kasar). Oleh karena itu, sebelum kita mulai ke pembahasan soal, ada baiknya kita ingat-ingat kembali ringkasan materi tentang Hukum Newton dan gaya gesek berikut ini.Konsep Hukum Newton
Hukum I Newton
Hukum II Newton
Hukum III Newton
ΣF = 0
ΣF = ma
Faksi = −Freaksi
Keadaan benda:
∎ diam (v = 0 m/s)
∎ bergerak lurus beraturan atau GLB (v = konstan)
Keadaan benda:
∎ benda bergerak lurus berubah beraturan atau GLBB (v ≠ konstan)
Sifat gaya aksi reaksi:
∎ sama besar
∎ berlawanan arah
∎ terjadi pada 2 objek berbeda
Konsep Gaya Gesek
Gaya Gesek Statis
Gaya Gesek Kinetis
fs = μs N
fk = μk N
Bekerja pada benda:
∎ diam (v = 0 m/s)
∎ tepat akan bergerak (fs maksimum)
Bekerja pada benda:
∎ bergerak (baik GLB maupun GLBB)
Hubungan Gaya Gesek dan Gerak Benda
Besar Gaya Luar
Keadaan Benda
Jika F < fs maksimum
Diam, berlaku Hukum I Newton
Jika F > fs maksimum
Bergerak, berlaku Hukum II Newton dan bekerja gaya gesek kinetik (fk)
Oke, jika kalian sudah paham mengenai konsep Hukum Newton dan gaya gesek, kini saatnya kita bahas beberapa soal tentang gerak benda di bidang miring kasar. Simak baik-baik uraian berikut ini.
1. Sebuah benda dengan berat 30 N berada pada bidang miring. Ternyata, benda tepat akan meluncur ke bawah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan koefisien gesek antara benda dengan bidang miring!
Penyelesaian:
Dari soal kita ketahui bahwa benda tepat akan meluncur jadi benda belum bergerak, sehingga gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis. Untuk menentukan koefisien gesek (statis), kita gunakan rumus instan berikut ini.
μs = tan θ
μs = tan (30o)
μs = 1/3 √3
lalu bagaimana jika kalian lupa dengan rumus koefisien gesek tersebut? Tenang saja, bagi kalian yang tidak suka menghafal rumus, masih ada metode manual untuk menyelesaikan persoalan di atas.
Metode manual yang dimaksud adalah dengan menentukan persamaan gerak benda berdasarkan Hukum Newton. Langkah pertama adalah menggambar garis-garis gaya yang bekerja pada benda, yaitu sebagai berikut.content://com.android.chrome.FileProvider/images/screenshot/16156074198191029269439.pngKarena benda belum bergerak, maka a = 0. Sehingga berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣFY = 0
N – w cos 30o = 0
N = w cos 30o
ΣFX = 0
w sin 30o – fs = 0
w sin 30o – μsN = 0
μsN = w sin 30o
μsw cos 30o = w sin 30o
μs
=
sin 30o
cos 30o
μs
=
½
½ √3
μs
=
1/3 √3
2. Sebuah benda bergerak menuruni bidang yang kemiringannya 37ᵒ terhadap bidang horizontal. Apabila besar koefisien gesek kinetik 0,1, maka tentukanlah percepatan dan kecepatan benda tersebut setelah bergerak selama 4 sekon.
Jawab
Diketahui:
θ = 37ᵒ
μk = 0,1
t = 4 s
g = 10 m/s
Ditanyakan: Percepatan dan kecepatan
Langkah pertama, kita gambarkan skema ilustrasi soal lengkap dengan diagram gaya yang bekerja pada sistem seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Contoh Soal dan pembahasan Gerak Benda di Bidang Miring
Karena kondisi bidang miring kasar, maka resultan gaya pada sumbu-Y juga perlu diuraikan, tentunya kalian tahu alasannya. Dengan menggunakan Hukum II Newton, maka resultan gaya yang bekerja pada benda adalah sebagai berikut.
Resultan Gaya pada Sumbu-Y
ΣFY = ma
N – w cos θ = ma
Karena tidak terjadi gerak pada arah vertikal, maka a = 0 sehingga
N – w cos θ = 0
N – mg cos θ = 0
N = mg cos θ
Resultan Gaya pada Sumbu-X
ΣFX = ma
w sin θ – f = ma
mg sin θ – μkN = ma
mg sin θ – μkmg cos θ = ma
a = g sin θ – μkg cos θ …………… Pers. (3)
Jangan lupa kasih jawaban tercedas ya
Itu cara yang mudah di pahami
Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh Suhermawan1 dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.
Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact
Last Update: Tue, 08 Jun 21