Jawaban:

Untuk menyelesaikan soal ini, kita akan menggunakan hukum Newton kedua serta persamaan kinematika. Pertama, kita perlu menemukan kecepatan balok A sebelum gaya F dikenakan.

Menurut hukum Newton kedua:

F = ma

10 N = 2 kg * a

a = 5 m/s^2

Selanjutnya, kita gunakan persamaan kinematika untuk menentukan jarak tempuh dan waktu tempuh balok A sebelum gaya F dikenakan.

v = u + at

Kecepatan awal u = 0 (karena balok A awalnya diam)

Waktu t = 2 detik

v = 0 + 5 m/s^2 * 2 s

v = 10 m/s

Sekarang kita gunakan persamaan kinematika lainnya untuk menentukan jarak yang ditempuh balok A:

s = ut + 0.5 * a * t^2

s = 0 * 2s + 0.5 * 5 m/s^2 * (2 s)^2

s = 10 m

Diketahui bahwa balok B berada 20 meter dari balok A. Oleh karena itu, balok A masih memiliki 10 meter lagi untuk bergerak sebelum berhenti. Sekarang, kita perlu menemukan gaya F yang akan menghentikan balok A tepat sebelum menabrak balok B.

Kita perlu memperhitungkan waktu yang diperlukan balok A untuk berhenti dalam jarak 10 m dengan kecepatan awal 10 m/s. Kita gunakan persamaan kinematika:

v^2 = u^2 + 2as

0 = (10 m/s)^2 + 2*(-a_F) * 10 m

Menguraikan persamaan di atas, kita dapatkan:

0 = 100 m^2/s^2 - 20 m * a_F

Oleh karena itu, a_F = 100 m^2/s² / 20m = 5 m/s^2

Sekarang kita gunakan hukum Newton kedua untuk mencari gaya F yang dikenakan pada balok A:

F = ma

F = 2 kg * 5 m/s²

F = 10 N

Arah gaya F adalah ke arah kiri (berlawanan arah gerak balok A) untuk menghentikan balok A tepat sebelum menabrak balok B.

Sebagai kesimpulan, besar gaya F adalah 10 N dan arahnya ke arah kiri.