Penyelesaian 111 Soal Hukum Newton Tentang Gerak – Soal 2

Penyelesaian 111 Soal Hukum Newton Tentang Gerak – Soal 2

Fisika SMA, Rumus The King·
FISIKA SMA

Soal 2: Menghitung Koefisien Gesekan dan Kecepatan Akhir Balok

Pembahasan Hukum Newton dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB), disertai penurunan rumus secara aljabar.

1

Soal

Sebuah balok yang massanya 1 kg ditarik dengan gaya mendatar 10 N. Setelah 5 detik, ternyata jarak yang ditempuh benda adalah 50 m. Hitunglah koefisien gesek balok dengan bidang tumpunya dan kecepatan akhir balok.

Diketahui:

Massa balok \(m=1\ \text{kg}\)
Gaya tarik mendatar \(F=10\ \text{N}\)
Waktu \(t=5\ \text{s}\)
Jarak tempuh \(s=50\ \text{m}\)

Ditanyakan:

  1. Koefisien gesekan balok dengan bidang tumpu, \(\mu_k\).
  2. Kecepatan akhir balok, \(v_t\).
Ilustrasi soal fisika balok bermassa 1 kg ditarik gaya mendatar 10 N pada bidang dengan gesekan
Ilustrasi soal balok yang bergerak pada bidang dengan gaya gesek.
Asumsi: balok mula-mula diam (\(v_0=0\)), bergerak pada bidang datar, percepatan konstan, dan gaya gesek kinetis menjadi satu-satunya gaya horizontal yang melawan gerak. Gunakan \(g=10\ \text{m/s}^2\).
2

Penyelesaian

Langkah 1 — Menghitung percepatan balok

Karena balok mula-mula diam dan percepatannya konstan, jarak tempuh memenuhi persamaan GLBB:

Rumus dasar
\[ s=v_0t+\frac{1}{2}at^2 \]

Karena \(v_0=0\), persamaan tersebut menjadi:

\[ \begin{aligned} s&=\frac{1}{2}at^2\\[5pt] 2s&=at^2\\[5pt] a&=\frac{2s}{t^2} \end{aligned} \]

Masukkan nilai jarak \(s=50\ \text{m}\) dan waktu \(t=5\ \text{s}\):

\[ \begin{aligned} a&=\frac{2(50)}{5^2}\\[5pt] &=\frac{100}{25}\\[5pt] &=4\ \text{m/s}^2 \end{aligned} \]

Jadi, percepatan balok adalah:

Percepatan balok \(a=4\ \text{m/s}^2\)

Langkah 2 — Menghitung koefisien gesekan

Gunakan Hukum II Newton pada arah horizontal. Resultan gaya sama dengan massa dikalikan percepatan.

Hukum II Newton
\[ \sum F=ma \] \[ F-f_k=ma \]

Gaya gesek kinetis pada bidang datar dirumuskan sebagai:

\[ f_k=\mu_k N \]

Karena bidang datar dan tidak ada percepatan vertikal, gaya normalnya adalah:

\[ N=mg \]

Dengan demikian:

\[ f_k=\mu_k mg \]
Baca Juga  Rumus The King Limit Fungsi Trigonometri

Substitusikan gaya gesek ke persamaan Hukum II Newton:

\[ F-\mu_kmg=ma \] \[ \mu_kmg=F-ma \] \[ \mu_k=\frac{F-ma}{mg} \]

Masukkan nilai yang diketahui, yaitu \(F=10\ \text{N}\), \(m=1\ \text{kg}\), \(a=4\ \text{m/s}^2\), dan \(g=10\ \text{m/s}^2\):

\[ \begin{aligned} \mu_k&=\frac{10-(1)(4)}{(1)(10)}\\[7pt] &=\frac{10-4}{10}\\[7pt] &=\frac{6}{10}\\[7pt] &=0{,}6 \end{aligned} \]

Jadi, koefisien gesekan kinetis antara balok dan bidang tumpu adalah:

Koefisien gesekan kinetis \(\mu_k=0{,}6\)

Langkah 3 — Menghitung kecepatan akhir balok

Setelah percepatan diketahui, kecepatan akhir dapat dihitung menggunakan persamaan GLBB:

Rumus kecepatan akhir
\[ v_t=v_0+at \]

Karena balok mula-mula diam, \(v_0=0\). Dengan \(a=4\ \text{m/s}^2\) dan \(t=5\ \text{s}\), diperoleh:

\[ \begin{aligned} v_t&=0+(4)(5)\\[5pt] &=20\ \text{m/s} \end{aligned} \]

Jadi, kecepatan akhir balok setelah 5 detik adalah:

Kecepatan akhir \(v_t=20\ \text{m/s}\)
3

Kesimpulan Jawaban

Hasil akhir perhitungan

Percepatan balok \(4\ \text{m/s}^2\)
Koefisien gesekan \(0{,}6\)
Kecepatan akhir \(20\ \text{m/s}\)
Gaya gesek kinetis \(6\ \text{N}\)

Catatan pembelajaran

Soal ini memperlihatkan bagaimana beberapa konsep fisika dapat dihubungkan dalam satu persoalan. Data jarak dan waktu digunakan untuk menentukan percepatan melalui persamaan GLBB. Selanjutnya, Hukum II Newton digunakan untuk menentukan gaya gesek dan koefisien gesekan. Setelah percepatan diketahui, kecepatan akhir dihitung menggunakan persamaan kecepatan GLBB.

Tips: Biasakan menurunkan rumus secara aljabar terlebih dahulu, kemudian memasukkan angka yang diketahui. Cara ini membantu memahami hubungan antarbesaran fisika dan mengurangi kesalahan perhitungan.
Materi Pembelajaran Fisika · Hukum II Newton dan GLBB
ridwansoleh.com

Pos Terkait

  • Apa yang dimaksud dengan materi, massa, dan energi?

    Apa yang dimaksud dengan materi, massa, dan energi?

    Materi: Materi merujuk pada segala sesuatu yang memiliki massa dan volume. Ini mencakup semua benda fisik di sekitar kita, mulai dari partikel subatomik seperti elektron dan proton, hingga benda-benda yang lebih besar seperti manusia, planet, dan bintang. Materi terdiri dari partikel-partikel yang disusun dalam berbagai struktur dan komposisi, memberikan sifat-sifat unik pada benda-benda yang berbeda. …

  • Gelombang

    Gelombang

    Dalam berbagai konteks ilmiah, gelombang adalah perambatan suatu gangguan atau energi melalui ruang atau medium. Gelombang dapat memiliki banyak bentuk dan sifat, tergantung pada jenisnya. Gelombang transversal adalah jenis gelombang yang getarnya atau perambatannya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang itu sendiri. Dalam gelombang transversal, partikel-partikel medium bergerak dalam pola yang tegak lurus terhadap arah …

  • Materi, Massa, dan Energi

    Materi, Massa, dan Energi

    Baca Juga  Bank Penyelesaian Soal Fisika SMA

  • Penyelesaian 111 Soal Hukum Newton Tentang Gerak – Soal 37

    Penyelesaian 111 Soal Hukum Newton Tentang Gerak – Soal 37

    Soal 37: Batas Percepatan Kendaraan agar Benda Tidak Slip Soal: Pada gambar, massa benda A dan B masing-masing 2 kg dan 4 kg. Koefisien gesek antara benda A dan B terhadap bidang persinggungannya masing-masing adalah \(\frac{1}{2}\) dan \(\frac{1}{4}\). Tentukan batas-batas percepatan kendaraan agar benda tidak slip (menggeser) terhadap bidang-bidang kendaraan tersebut. Diketahui: Massa benda A: …

  • Penyelesaian 111 Soal Hukum Newton Tentang Gerak- Soal 1

    Soal 1 Sebuah balok yang massanya 5 kg diletakkan pada suatu permukaan yang koefisien gesek statik 0,5 dan koefisien gesek kinetis 0,3. Kemudian balok tersebut diberi gaya sebesar 50 Newton. Hitunglah percepatan yang timbul jika (a) gaya F mendatar (b) gaya F membentuk sudut 300 terhadap garis mendatar (c) gaya F membentuk sudut 1200 terhadap …

Copyright © 2026 Belajar... Tumbuh... Berbagi