Contoh Soal Hukum 1 Newton dan Pembahasannya Lengkap

Coba kalian dorong sebuah benda di rumah yang menurut kalian berat, Apa yang kalian rasakan? Jika kalian mendorongnya, mungkin akan terasa berat. Akan tetapi, jika teman-teman kalian membantu untuk mendorong benda tersebut, mungkin akan terasa lebih ringan. Mengapa hal ini bisa terjadi? 

Semakin besar gaya yang diberikan maka semakin mudah kalian mendorongnya. Semua yang kalian lakukan tersebut terjadi karena terdapat gaya yang bekerja pada benda. Teori mengenai dinamika gerak ini diterangkan oleh seorang ilmuwan Fisika yang bernama Isaac Newton.

Dalam artikel kali ini, kalian akan disuguhkan beberapa contoh soal dan pembahasan tentang tiga Hukum Newton secara berurutan. Hukum pertama, memperkenalkan konsep kelembaman yang telah diusulkan sebelumnya oleh Galileo. Hukum kedua, menghubungkan percepatan dengan penyebab percepatan, yakni gaya. Hukum ketiga, merupakan hukum mengenai aksi-reaksi.

Newton menuliskan ketiga hukum geraknya dalam sebuah buku yang terpenting sepanjang sejarah, yakni Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, yang dikenal sebagai principia. Agar materi ketiga Hukum Newton lebih ringkas, berikut ini ringkasannya dalam bentuk tabel.




Contoh Soal Hukum 1 Newton dan Pembahasannya Lengkap



1. Sebuah balok bermassa 5 kg (berat w = 50 N) digantung dengan tali dan diikatkan pada atap. Jika balok diam maka berapakah tegangan talinya?


Penyelesaian:

Gaya-gaya yang bekerja pada balok seperti gambar di bawah ini, karena balok diam, maka berlaku hukum I Newton yaitu sebagai berikut.



ΣF = 0
T – w = 0
T – 50 = 0
T = 50 N

Jadi, gaya tegangan tali yang bekerja pada balok tersebut adalah 50 Newton.


2. Sebuah benda bermassa 40 kg ditarik melalui katrol sehingga memiliki posisi seperti yang diperlihatkan pada gambar (a) di bawah ini. Jika sistem itu diam, maka berapakah gaya F?


Penyelesaian:

Benda yang bermassa akan memiliki berat.

w = mg
w = 40 kg × 10 m/s2
w = 400 N

pada sistem itu bekerja tiga gaya yaitu w, F, dan T yang tidak segaris, sehingga menentukan resultannya dapat digunakan sumbu koordinat XY (metode analisis) seperti pada gambar (b) di atas. Sistem diam berarti berlaku Hukum 1 Newton sebagai berikut.

■ Pada sumbu-Y

ΣFy = 0
T sin 53o – w = 0
T(0,8) – 400 = 0
0,8T = 400
T = 400/0,8
T = 500 N


■ Pada sumbu-X

ΣFx = 0
F – T cos 53o = 0
F – (500)(0,6) = 0
F – 300 = 0
F = 300 N

Jadi, gaya F yang bekerja pada sistem tersebut adalah 300 Newton.


3. Benda bermassa 10 kg diikat tali dan dibentuk sistem seperti pada gambar (a) berikut ini. Jika sistem itu diam dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2maka tentukan tegangan tali T1 dan T2!


Penyelesaian:

Berat benda adalah sebagai berikut.

w = mg
w = 10 kg × 10 m/s2
w = 100 N

Dengan menggunakan metode analisis sama seperti pada contoh soal sebelumnya di mana diagram gaya ditunjukkan pada gambar (b), maka resultan gaya yang bekerja pada sistem ini adalah sebagai berikut.

■ Pada sumbu-Y


ΣFy = 0
T1 sin 60o + T2 sin 30o – w = 0
T1 (1/2√3) + T2 sin (1/2) – 100 = 0
1/2√3 T1 + 1/2 T2 = 100
(Kedua ruas dikali 2)
√3 T1 + T2 = 200
T2 = 200 – √3 T1 ……….. pers. (a)

■ Pada sumbu-X

T2 cos 30o – T1 cos 60o = 0
T2 (1/2√3) – T1 (1/2) = 0
1/2√3 T2 – 1/2T1 = 0 ……….. pers. (b)
{subtitusikan persamaan (a) ke persamaan (b)}

1/2√3(200 – √3 T1) – 1/2T1 = 0
100√3 – 3/2T1 – 1/2T1 = 0
3/2T1 + 1/2T1 = 100√3
4/2T1 = 100√3
2T1 = 100√3
T1 = 50√3 N

Untuk memperoleh nilai T2, kita subtitusikan nilai T1 = 50√3 ke persamaan (a) sehingga kita peroleh nilai sebagai berikut.

T2 = 200 – √3 T1
T2 = 200 – √3(50√3)
T2 = 200 – 150
T2 = 50 N

Dengan demikian, nilai T1 dan T2 berturut-turut adalah 50√3 N dan 50 N.


4. Balok bermassa 20 kg berada di atas bidang miring licin dengan sudut kemiringan 30o. Jika Ucok ingin mendorong ke atas sehingga kecepatannya tetap maka berapakah gaya yang harus diberikan oleh Ucok?

Penyelesaian:


m = 20 kg
g = 10 m/s2
w = mg = 20 × 10 = 200 N
α = 30o

gaya dorong Ucok F harus dapat mengimbangi proyeksi gaya berat. Lihat gambar di bawah ini. Balok bergerak ke atas dengan kecepatan tetap berarti masih berlaku hukum I Newton sehingga memenuhi persamaan berikut.


ΣF = 0
F – w sin 30o = 0
F – (200)(1/2) = 0
F – 100 = 0
F = 100 N

Jadi, gaya yang harus diberikan pada balok agar balok bergerak dengan kecepatan tetap adalah sebesar 100 N.


5. Dhania menarik beban dengan bantuan katrol seperti pada gambar (a) di bawah ini. Pada saat gaya yang diberikan F = 125 N ternyata beban dapat terangkat dengan kecepatan tetap. g = 10 m/s2. Jika gaya gesek katrol dan massa tali dapat diabaikan maka berapakah massa beban tersebut?


Penyelesaian:

Diagram gaya yang bekerja pada sistem ini adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar (b). Pada beban bekerja dua buah gaya yaitu gaya berat w dan gaya tegangan tali T. Besar gaya tegangan tali ini besarnya sama dengan gaya tarik F. Karena kecepatan beban yang bergerak ke atas adalah tetap, maka berlaku hukum II Newton sebagai berikut.

ΣF = 0
T – w = 0
F – mg = 0
125 – m(10) = 0
125 – 10m = 0
10m = 125
m = 125/10
m = 12,5 kg

Jadi, massa beban tersebut adalah 12,5 kg.



( sumber : https://www.fisikabc.com/2018/06/contoh-soal-dan-jawaban-hukum-newton-1-2-3.html )




Itulah beberapa contoh soal mengenai hukum newton I untuk anda pelajari. Anda dapat memperbesar dan memperluas pengetahuan anda dengan mempelajari dan mengerjakan kembali soal - soal yang ada di atas. Dengan demikian, pemahaman anda akan terus meningkat. Selamat Belajar !!

0 Response to "Contoh Soal Hukum 1 Newton dan Pembahasannya Lengkap"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel