CONTOH SOAL GAYA DAN GERAK BENDA

Contoh soal merupakan hal penting yang harus kita berikan kepada siswa setelah penyampaian materi. Apalagi dalam masa pandemi covid 19 seperti saat ini. Siswa yang belajar dari rumah tanpa interaksi langsung dengan guru, akan dimudahkan jika kita memberikan beberapa contoh soal dan cara penyelesaiannya. Berikut ini adalah beberapa contoh soal dengan penyelesaiannya terkait materi gaya dan gerak benda. 

1. Yudi berjalan lurus ke utara dari A ke B sejauh 60 meter, dan kemudian berbalik arah berjalan dari B ke C sejauh 20 meter. Tentukanlah jarak dan perpindahan Yudi … 

Pembahasan : 

Jarak merupakan panjang semua lintasan yang dilalui sehingga jarak yang ditempuh adalah 60 + 20 = 80 meter Perpindahan merupakan perubahan posisi awal dan akhir. Posisi awal benda adalah di A dan posisi akhir adalah di C. Panjang garis lurus yang menghubungkan A dengan C adalah 60 – 20 = 40 meter

2. Sebuah kelapa yang massanya 2 kg jatuh bebas dari pohonnya. Selama bergerak kelapa mengalami gaya gesekan sebesar 2 Newton. Jika percepatan gravitasi dianggap 10 m/s2 , maka percepatan benda adalah …. 

Pembahasan :

Benda yang jatuh bebas memiliki percepatan ke bawah sebesar percepatan gravitasi bumi yaitu 10 m/s2. Jika ada gaya gesekan, maka akan menyebabkan percepatan ke bawah berkurang. 

Besarnya pengurangan itu tergantung gaya gesek dan massa benda. 

Rumus gaya F = m x a, sehingga untuk mencari a, 

maka a = F/m 

a = percepatan / perlambatan (m/s2 ) 

F= gaya (Newton) 

m = massa benda (kg) 

Sehingga a = F/m = 2/2 = 1 m/s2 

Sehingga percepatan benda jatuh ke bawah adalah 10 – 1 = 9 m/s2 . 

3. Sebuah benda yang massanya 2 kg memiliki laju awal 10 m/s dan setelah menempuh jarak 200 meter lajunya menjadi 20 m/s. Jika benda bergerak dengan percepatan konstan, maka resultan gaya yang bekerja adalah … 

Diketahui : 

V1 = 10 m/s 

V2 = 20 m/s 

m = 2 kg 

s = 200 meter 

ditanya F = …..? 

Untuk menghitung F maka terlebih dahulu kita harus mencari percepatan benda dengan persamaan …

dengan demikian besarnya gaya yang bekerja dapat kita hitung denga F = m x a = 2 x 0,75 = 1,5 Newton

4. Sebuah sampan yang massanya 30 kg terdorong oleh arus sungai yang percepatannya 3 m/s² . Jika sampan tersebut di dorong oleh mesin dengan gaya 120 N dengan arah tegak lurus sungai, maka percepatan yang dialami oleh sampan tersebut adalah …. 

Jawaban : 

Besarnya percepatan yang dialami sampan disebabkan oleh 2 hal, yang pertama adalah percepatan akibar arus sungai sebesar 3 m/s² dan yang kedua adalah percepatan akibat mesin sampan yang gayanya 120 N mendorong sampan yang massanya 30 kg tegak lurus dengan arus sungai.

Kita hitung dulu percepatan oleh mesin sampan dengan persamaan :

F = m x a

a_mesin = F/m

a_mesin = 120 / 30 = 4 m/s².

Jadi percepatan oleh mesin adalah a_mesin = 4 m/s². Dan percepatan oleh arus sungai a_sungai = 3 m/s².

Karena keduanya tegak lurus, maka total gabungan keduany dicari dengan menggunakan persamaan phytagoras sehingga:

Jadi percepatan total yang dialami perahu adalah 5 m

5. Sebuah gerobak yang mula mula diam diisi sejumlah kelapa. Massa gerobak sama dengan massa 5 butir kelapa. Gerobak kemudian ditarik dengan gaya 100 Newton sehingga bergerak dengan percepatan 2 m/s². Di tengah perjalanan tanpa sengaja 5 butir kelapa jatuh, sehingga percepatan gerobak menjadi 2,5 m/s². Jumlah kelapa di dalam gerobak mula mula adalah ….

Jawaban :

Kita misalkan jumlah kelapa di gerobak mula mula adalah sejumlah n kelapa dengan massa 1 butir kelapa adalah k kilogram.

 

n = jumlah kelapa mula mula

k = massa kelapa

massa gerobak = 5 butir kelapa = 5k

 

Dengan demikian massa gerobak dan massa kelapa ketika baru berangkat adalah :

massa = (n.k + 5k )kg

Gerobak ini ditarik dengan gaya 100 Newton dan menghasilkan percepatan 2 m/s². Sehingga menjadi :

F = m x a …………… ganti m dengan (n.k + 5k )

100 = (n.k + 5k ) x 2

100/2 = (n.k + 5k )

50 = (n.k + 5k )……………….. persamaan 1

 

Kemudian lima butir kelapa (massanya 5k) jatuh sehingga massa gerobak dan kelapa menjadi:

 

Massa akhir = massa awal – massa kelapa yang jatuh

Massa akhir = (n.k + 5k ) – 5k

Massa akhir = n.k + 5k – 5k

Massa akhir = n.k

Massa akhir ini menyebabkan percepatan gerobak menjadi 2,5 m/s². Maka menjadi :

F = m x a

100 = n.k . 2,5

100/2,5 = n.k

40 = n.k……………………………… persamaan 2.

 

Nah kita sudah punya 2 persamaan yaitu

50 = (n.k + 5k )……………….. persamaan 1

Dan

40 = n.k……………………………… persamaan 2

Dari persamaan 2 kita tahu bahwa n.k = 40, maka kita ganti n.k pada persamaan 1 dengan 40, maka

50 = (n.k + 5k )……………….. ganti n.k dengan 40

50 = 40 + 5k

50 – 40 = 5k

10 = 5k

k = 10/5 = 2 kg.

jadi massa satu butir kelapa adalah 2 kg. Untuk jumlah kelapa kita masukkan k = 2kg pada persaman 2, sehingga:

40 = n.k …………ganti k dengan 2 kg

40 = n.2

40/2 = n

n = 20 butir.

Jadi jumlah kelapa di dalam gerobak mula mula adalah 20 butir kelapa.

1.   6. Sebuah sepeda motor dengan kecepatan 72 km/jam di rem sehingga berhenti. Waktu yang diperlukan dari mulai mengerem sampai sepeda motor berhenti adalah 10 detik. Panjang lintasan yang dilalui sepeda motor dari mulai di rem sampai berhenti adalah ….
 

Jawaban :

Kecepatan awal sepeda motor adalah 72 km/jam. Kita harus mengubah kecepatan ini menjadi satuan m/s. caranya adalah dengan membaginya dengan 3,6. Sehingga kecepatan awal sepeda motor adalah 72/3,6 = 20 m/s

Sepeda motor di rem sampai berhenti. Karena berhenti maka kecepatan akhir sepeda motor adalah 0 m/s.

Maka :

Diketahui :

V_awal = 20 m/s

V_akhir = 0 m/s

t = 10 detik

ditanyakan : panjang lintasan (S) = ….?

Pertama tama kita hitung dulu percepatan sepeda motor dengan persamaan

tanda min (-) pada angka 2 menyatakan bahwa sepeda motor diperlambat.

Selanjutnya kita hitung lintasan yang ditempuh sepeda motor dari saat mulai di rem sampai berhenti :

S = Vo.t + ½ a. t²

S= 20.10 + ½ .(-2).10²

S = 200 + ½ . (-2).100

S= 200 -100

S = 100 meter

Jadi panjang lintasan yang ditempun sepeda motor dari mulai di rem sampai berhenti adalah 100 meter.