Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan hukum Newton dan hukum gesekan kinetik. Berikut adalah langkah-langkahnya:

Gambaran masalah

Untuk memudahkan pemahaman, gambaran masalah dapat digambarkan sebagai berikut:

Balok pada bidang miring

Analisis gaya

Kita perlu menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada balok tersebut. Terdapat 3 jenis gaya yang perlu diperhatikan:

Gaya berat (w), yang bekerja menarik balok ke bawah dengan besarnya: w = m * g = 5 kg * 10 m/s^2 = 50 N

Gaya normal (N), yang tegak lurus terhadap bidang datar dan menahan balok agar tidak jatuh ke bawah. Besarnya sama dengan gaya berat: N = w = 50 N

Gaya gesek (f), yang bekerja searah dengan bidang datar dan melawan gerakan balok. Besarnya dapat dihitung sebagai: f = u * N, dengan u adalah koefisien gesek antara balok dan bidang datar. Dalam hal ini, u = 0,2, sehingga: f = 0,2 * 50 N = 10 N

Selain itu, terdapat juga gaya tarik (F) yang bekerja pada balok dalam arah horizontal.

Komponen gaya

Karena bidang datar memiliki kemiringan 60° terhadap horizontal, maka gaya berat dapat diurai menjadi 2 komponen: satu sejajar dengan bidang datar dan satu tegak lurus terhadapnya. Dalam hal ini, komponen sejajar dengan bidang datar adalah:

w // = w * sin(60°) = 50 N * 0,866 = 43,3 N

Sedangkan komponen tegak lurus terhadap bidang datar adalah:

w ⊥ = w * cos(60°) = 50 N * 0,5 = 25 N

Demikian pula, gaya tarik dapat diurai menjadi 2 komponen, satu sejajar dengan bidang datar dan satu tegak lurus terhadapnya. Dalam hal ini, komponen sejajar dengan bidang datar adalah:

F // = F * cos(60°) = 20 N * 0,5 = 10 N

Sedangkan komponen tegak lurus terhadap bidang datar adalah:

F ⊥ = F * sin(60°) = 20 N * 0,866 = 17,3 N

Hukum Newton

Dalam arah horizontal, kita dapat menerapkan hukum Newton pada balok:

ΣF = ma

ΣF = F // - f

ma = F // - f

a = (F // - f) / m

a = (10 N - 10 N) / 5 kg = 0 m/s^2

Karena balok tidak mengalami percepatan horizontal, maka kecepatannya konstan dan gaya tarik seimbang dengan gaya gesek.

Dalam arah vertikal, kita dapat menerapkan hukum Newton pada balok:

ΣF = ma