Jawaban:

Untuk menentukan besar dan arah gaya F yang dikerjakan pada balik A agar balik tersebut berhenti sebelum menabrak balok B, kita perlu menggunakan prinsip dasar fisika yang berkaitan dengan gerak.

Pertama, kita dapat menggunakan Hukum Newton kedua (Hukum II Newton) yang menyatakan bahwa gaya total yang bekerja pada suatu benda akan menyebabkan perubahan pada momentum benda tersebut. Dalam hal ini, momentum balik A dapat dihitung sebagai produk antara massa (m) dan kecepatan (v):

Momentum = massa × kecepatan

Momentum awal balik A adalah nol, karena balik tersebut bergerak dari keadaan diam. Ketika balik A diberi gaya sebesar 10 N, balik tersebut mulai bergerak dengan percepatan (a) yang dapat kita hitung menggunakan Hukum II Newton:

F = massa × percepatan

10 N = 2 kg × a

Dari sini, kita dapat menghitung percepatan balik A:

a = 10 N / 2 kg

a = 5 m/s^2

Selanjutnya, kita perlu menghitung waktu (t) yang diperlukan oleh balik A untuk mencapai jarak 20 m (jarak dengan balok B) dengan kecepatan tersebut. Kita dapat menggunakan persamaan gerak lurus:

S = (1/2) × a × t^2

20 m = (1/2) × 5 m/s^2 × t^2

40 = 5t^2

t^2 = 8

t ≈ 2.83 s

Dalam waktu t = 2 detik, balik A belum mencapai balok B, sehingga kita perlu mempercepat balik A agar berhenti sebelum menabrak balok B. Untuk itu, gaya F yang dikerjakan pada balik A harus menghasilkan percepatan (a') yang dapat menghentikan balik A dalam waktu yang tersisa:

a' = (0 m/s - 5 m/s) / (2.83 s - 2 s)

a' = -5 m/s^2 / 0.83 s

a' ≈ -6.02 m/s^2

Gaya F yang dikerjakan pada balik A adalah kekuatan yang berlawanan dengan gerakan balik A, sehingga arahnya adalah ke kiri. Dengan demikian, besar dan arah gaya F yang dikerjakan pada balik A adalah sekitar 6.02 N ke arah kiri.