Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma tentang dinamika gerak

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG DINAMIKA GERAK

Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika ini meliputi hukum-hukum Newton dan penerapannya, gaya berat, gaya normal, gaya tegangan tali dan gaya gesekan. Disini dibahas tentang bagaimana menghitung percepatan benda yang bergerak pada bidang datar, percepatan benda yang bergerak pada bidang miring. Kemudian dibahas pula tentang percepatan dua benda yang dihubungkan dengan katrol dan percepatan benda yang salah satunya menggantung. Tidak ketinggalan, ada perhitungan percepatan didalam lift. Bahasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi pas buat menghadapi ujian nasional, ulangan harian dan ulangan lainnya.

Hukum 1 Newton

Hukum 1 Newton
Berarti jika resultan gaya pada benda nol, maka:1) Jika awalnya diam, benda akan tetap diam.
2) Jika awalnya bergerak, benda akan terus bergerak dengan kecepatan yang konstan (Gerak berupa gerak lurus beraturan).

Hukum II Newton

Hukum 2 Newton




Berarti jika resultan gaya pada benda tidak nol maka benda bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan/mengalami percepatan (gerak berupa gerak lurus berubah beraturan).

Hukum III Newton

Hukum 3 Newton
Berarti gaya yang bekerja pada benda terjadinya selalu berpasangan. Arah gaya reaksi berlawanan dengan arah gaya aksi.

JENIS-JENIS GAYA

Gaya berat

Gaya berat adalah gaya tarik bumi yang bekerja pada sebuah benda. Gaya berat merupakan besaran vektor yang arahnya selalu menuju pusat bumi (ke bawah).
Penggambaran gaya berat
Gambar diatas adalah penggambaran arah gaya berat benda yang diletakkan pada bidang datar dan bidang miring.

Persamaan gaya berat
Keterangan:
w = gaya berat (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)

Gaya Normal

Gaya normal adalah gaya yang timbul akibat adanya interaksi antar partikel-partikel. Gaya normal umumnya terjadi pada dua benda yang bersentuhan dan memiliki arah yang tegak lurus bidang sentuh.
Penggambaran gaya normal
Gambar di atas adalah penggambaran arah gaya normal benda yang diletakkan pada bidang datar dan bidang miring.

Gaya gesekan

Gaya gesekan adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan gerak benda.
Penggambaran gaya gesekan
Gaya gesek ada 2 macam:
Gaya gesek statis yaitu gaya gesekan antaran dua benda yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya.

Rumus Gaya gesek statis

Fs = gaya gesek statis (N)
µs = koefisien gesek statis.
Gaya gesek kinetis yaitu gaya gesek yang terjadi pada dua benda yang bergerak relatif satu sama lainnya.

Rumus Gaya gesek kinetis

Fk = gaya gesek kinetis (N)
µk= koefisien gesek kinetis

PENERAPAN HUKUM-HUKUM NEWTON

Benda yang diletakkan pada bidang datar yang ditarik dengan sebuah gaya.

Penggambaran gaya pada benda yang diletakkan pada bidang datar

Penerapan hukum 2 Newton benda yang diletakkan pada bidang datar

Keterangan:
F = gaya tarik (N)
fg = gaya gesekan (N)
m = massa benda (kg)
a = percepatan (m/s2)

Dua Benda yang diletakkan pada bidang datar yang ditarik dengan sebuah gaya.

Penggambaran gaya dua benda yang diletakkan pada bidang datar

Dari hukum II Newton:

Penerapan hukum 2 Newton dua benda yang diletakkan pada bidang datar

Keterangan:
F = gaya tarik (N)
fg1 = gaya gesekan benda 1 (N)
fg2 = gaya gesekan benda 2 (N)
m1 = massa benda 1 (kg)
m2 = massa benda 2 (kg)
a = percepatan (m/s2)

Dua Benda yang salah satunya menggantung.

Gaya-gaya pada dua benda yang salah satunya menggantung
Dari hukum II Newton:

Penerapan hukum Newton pada dua benda yang salah satunya menggantung

Keterangan:
w2 = berat benda 2 (N).
fg = gaya gesekan benda 1 (N).
m1 = massa benda 1 (kg).
m2 = massa benda 2 (kg).
a = percepatan (m/s2).

Dua benda yang dihubungkan dengan katrol.

Gaya-gaya pada dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Jika m2 lebih besar dari m1, maka dari hukum II Newton:

Penerapan hukum Newton dua benda yang dihubungkan dengan katrol

Keterangan:
w2 = berat benda 2 (N)
w1 = berat benda 1 (N)
m1 = massa benda 1 (kg)
m2 = massa benda 2 (kg)
a = percepatan (m/s2)

Benda yang diletakkan pada bidang miring.

Gaya-gaya pada benda yang diletakkan pada bidang miring
Dari hukum II Newton:
Penerapan hukum Newton pada benda yang diletakkan pada bidang miring

Keterangan:
w = berat benda (N).
θ = sudut kemiringan bidang.
fg = gaya gesekan (N).
m = massa benda (kg).
a = percepatan benda (m/s2).

Gerak dalam lift

Gaya-gaya pada benda yang diletakkan dalam lift
Jika lift diam atau bergerak dengan kecepatan konstan maka berlaku hukum I Newton:

Rumus gerak dalam lift diam

Jika lift bergerak ke atas dengan percepatan a maka berlaku hukum II Newton:

Persamaan hukum Newton pada lift yang bergerak ke atas

N positif karena searah dengan gerak lift yaitu ke atas dan w negatif karena berlawanan dengan gerak lift.
Jika lift bergerak ke bawah dengan percepatan a maka:

Penerapan hukum Newton pada lift yang bergerak ke bawah
w positif karena searah dengan gerak lift dan N negatif karena berlawanan dengan gerak lift. Ini kebalikan dari gerak lift yang ke atas.

CONTOH SOAL DINAMIKA GERAK DAN PEMBAHASAN


Nomor 1 (UN 2012)
Agar gaya normal yang bekerja pada balok sebesar 20 N, maka besar dan arah gaya luar yang bekerja pada balok adalah....
Contoh soal gaya normal
A. 50 N ke bawahB. 30 N ke atas
C. 30 N ke bawah
D. 20 N ke atas
E. 20 N ke bawah

Pembahasan:
ƩF = 0
N - w + F = 0
20 N - 50 N + F = 0
- 30 N + F = 0
F = 30 N (karena positif berarti arah ke atas)
Jawaban: B

Nomor 2 (UN 2012)
Dua balok masing-masing bermassa 2 kg dihubungkan dengan tali dan katrol seperti gambar.
Contoh soal Dua benda yang dihubungkan dengan tali dan katrol
Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik mendatar dengan gaya 40 N, percepatan balok adalah...(g = 10 m/s2)A. 5 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2

Pembahasan:
Gunakan rumus:
Pembahasan soal Dua benda yang dihubungkan dengan tali dan katrol 
Jawaban: A

Nomor 3 (UN 2013)
Sebuah balok dengan massa 20 kg diletakkan pada bidang miring kasar, ditarik dengan gaya sebesar F dan percepatannya 3 m/s2.
Contoh soal Benda yang diletakkan pada bidang miring
Jika koefisien gesekan ɥ = 1/3 dan g = 10 m/s2, besar gaya F tersebut adalah...(sin 53 = 0,8)A. 260 N
B. 220 N
C. 160 N
D. 80 N
E. 60 N

Pembahasan:
Dari hukum II Newton:
F - w sin 53 - fg = m . a
F - 20 kg . 10 m/s2 . 0,8 - 1/3 . w cos 53 = 20 kg . 3 m/s2
F - 160 N - 1/3 . 20 kg . 10 m/s2 . 0,6 = 60 N
F - 160 N - 40 N = 60 N
F - 200 N = 60 N
F = 260 N
Jawaban: A

Nomor 4
Berikut adalah gambar yang menunjukkan lima buah benda yang diberikan gaya berbeda-beda.
Contoh soal dinamika gerak
Contoh soal dinamika gerak
Contoh soal dinamika gerak
Contoh soal dinamika gerak
Contoh soal dinamika gerak
Percepatan benda yang paling besar ditunjukkan oleh gambar nomor...
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
E. (5)

Pembahasan
Untuk menentukan percepatan benda yang paling besar gunakan hukum II Newton
A. a = F/m = 120 N / 20 N = 6 m/s2
B. a = F/m = 100 N / 10 kg = 10 m/s2
C. a = F/m = 150 N / 50 kg = 3 m/s2
D. a = F /m = 240 N / 80 kg = 3 m/s2
E. a = F/m = 200 N / 100 kg = 2 m/s2
Jawaban: B

Nomor 5
Sebuah benda bermassa 1 kg mula-mula bergerak mendatar dengan kecepatan 10 m/s. Kemudian diberi gaya konstan 2 N selama 10 s searah dengan arah gerak benda. Besar kecepatan benda setelah 10 s adalah...
A. 15 m/s
B. 20 m/s
C. 25 m/s
D. 30 m/s
E. 35 m/s

Pembahasan
Terlebih dahulu hitung percepatan dengan menggunakan hukum II Newton
a = F / m = 2 N / 1 kg = 2 m/s2
Menghitung kecepatan dengan menggunakan persamaan glbb
v = v0 + a . t = 10 m/s + 2 m/s2 . 10 s = 10 m/s + 20 m/s = 30 m/s
Jawaban: D

Nomor 6
Dua buah balok dihubungkan dengan seutas tali ringan di tarik secara horizontal dengan gaya F = 60 N.
Contoh soal dua benda yang dihubungkan dengan tali




Massa benda m1 = 20 kg dan m2 = 10 kg. Jika g = 10 m/s2 dan koefisien gesekan kinetis antara balok dan permukaan lantai 0,1, maka besar percepatan kedua balok adalah...
A.   1 m/s2
B.       2 m/s2
C.       3 m/s2
D.       4 m/s2
E.        5 m/s2

Pembahasan
Menghitung percepatan 2 benda yang terletak pada bidang miring:
Percepatan dua benda yang dihubungkan dengan tali
Jawaban: A

Nomor 7
Jika permukaan meja licin dan massa katrol diabaikan, maka sistem benda akan bergerak dengan percepatan sebesar...
Contoh soal Dua benda yang ditarik dengan sebuah gaya
A. 5 m/s2
B. 10 m/s2
C. 16 m/s2
D. 25 m/s2
E. 40 m/s2

Pembahasan
Untuk menentukan percepatan kedua benda gunakan hukum II Newton seperti nomor 3
Percepatan dua benda yang dihubungkan dengan tali
Jawaban: B

Nomor 8
Perhatikan gambar berikut!

Contoh soal dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B 1 kg. Balok B mula-mula diam dan kemudian bergerak ke bawah. Bila g = 10 m/s2 maka tegangan tali yang menghubungkan kedua benda adalah...
A. 20,0 N
B. 10,0 N
C. 6,7 N
D. 3,3 N
E. 1,7 N

Pembahasan
Terlebih dahulu hitung percepatan kedua benda
pembaasan soal dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Menghitung tegangan tali
T = WB - mB . a
T = 10 N - 1 kg . 10/3 m/s2 = 6,7 N
Jawaban: C

Nomor 9
Perhatikan gambar!
Contoh soal dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Benda A bermassa 8 kg terletak pada bidang datar dan dihubungkan dengan benda B bermassa 2 kg melalui katrol. Benda B turun dengan kecepatan tidak tetap. Besar tegangan tali jika percepatan g = 10 m/s2 adalah...
A. 32 N
B. 20 N
C. 16 N
D. 10 N
E. 8 N

Pembahasan
Terlebih dahulu hitung percepatan kedua benda
pembahasan soal dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Menghitung tegangan tali
T = WB - mB . a
T = 20 N - 2 kg . 2 m/s2 = 16 N
Jawaban: C

Nomor 10
Dua benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 6 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol yang licin seperti gambar.
Contoh soal dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Mula-mula benda B ditahan kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s2 maka tegangan tali yang menghubungkan kedua benda adalah...
A. 5 N
B. 6 N
C. 10 N
D. 30 N
E. 60 N

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu percepatan kedua benda
pembahasan soal dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Menghitung tegangan tali
T = wB - mB . a = 60 N - 6 kg . 5 m/s2 = 30 N
Jawaban: D

Nomor 11
Sebuah balok ditahan dipuncak bidang miring.
Contoh soal Sebuah benda yang diletakkan pada bidang miring
Ketika dilepas balok meluncur tanpa gesekan sepanajang bidang miring. Kecepatan balok ketika mencapai dasar bidang miring adalah..
A. 6 m/s
B. 8 m/s
C. 10 m/s
D. 12 m/s
E. 16 m/s

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu percepatan
a = g sin 30o = 10 m/s2 . 1/2 = 5 m/s
Menghitung kecepatan menggunakan persamaan glbb
kecepatan gerak benda pada bidang miring
Jawaban: C

Nomor 12
Perhatikan gambar!
contoh soal gerak pada bidang miring
Sebuah balok kayu berada pada bidang miring kasar ditarik dengan gaya F = 200 N. Jika massa balok 18 kg dan percepatan 3 m/s2 maka gaya gesekan yang dialami balok terhadap bidang miring adalah...
A. 180 N
B. 126 N
C. 90 N
D. 56 N
E. 54 N

Pembahasan
Untuk benda pada bidang mirin berlaku persamaan
F - w sin 30o - fg = m . a
200 N - 180 N . 1/2 - fg = 18 kg . 3 m/s2
110 N - fg = 54 N
fg = 56 N
Jawaban: D

Nomor 13
Sewaktu berada didalam lift yang diam, berat sandi adalah 500 N. Sewaktu lift dipercepat keatas tegangan tali menjadi 750 N. Jika g = 10 m/s2 maka percepatan lift adalah...
A. 5,0 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10,5 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15,0 m/s2

Pembahasan
Untuk lift yang bergerak ke atas berlakuT - w = m . a
750 N - 500 N = 50 kg . a
250 N = 50 kg . a
a = 250 N / 50 kg = 5 m/s2
Jawaban: A


Nomor 14
Sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar.
Benda yang ditarik 3 buah gaya
Berdasar gambar diatas, diketahui:
1) percepatan benda nol
2) bergerak lurus beraturan
3) benda dalam keadaan diam
4) benda akan bergerak jika berat benda lebih kecil dari gaya tariknya
Pernyataan yang benar adalah....
A.1 dan 2 saja
B.1 dan 3 saja
C.1 dan 4 saja
D.1, 2, dan 3 saja
E.1, 2, 3, dan 4

Pembahasan soal hukum Newton
Nomor 15
Sebuah mobil truk yang massanya 10.000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil direm dan dalam waktu 20 sekon mobil tersebut berhenti. Gaya rem yang bekerja pada mobil tersebut hingga berhenti adalah...
A.10.000 N
B.20.000 N
C.30.000 N
D.40.000 N
E.50.000 N

Menghitung percepatan dan gaya rem mobil dengan hukum Newton


 

Nomor 16

Besar gaya normal yang dialami balok bermassa 3 kg (g = 10 m/s2) pada gambar dibawah adalah...
Contoh soal menghitung gaya normal

A.44 N
B.42 N
C.30 N
D.16 N
E.14 N

Contoh soal gaya normal dan pembahasan

Nomor 17
Apabila sistem pada gambar dalam keadaan seimbang, maka besar T1 dan T2 adalah...
Contoh soal menentukan tegangan tali
A. 2 √3 N dan 12 N
B. 2 N dan 12 √3 N
C. 12 √3 N dan 24 N
D. 24 N dan 12 √3 N
E. 28 N dan 12 √3 N


Pembahasan
Uraian gaya tegangan tali ke sumbu x dan y

Menghitung tegangan tali

Nomor 18
Sebuah sistem terdiri dari balok A dan B seperti gambar.
Contoh soal penerapan hukum-hukum Newton dan pembahasan

Jika gaya F = 10 N, massa balok A 2 kg dan massa balok B 3 kg serta permukaan lantai licin maka percepatan sistem adalah...
A.6 m/s2
B.5 m/s2
C.4 m/s2
D.2 m/s2
E.1 m/s2

Menghitung percepatan dua benda yang dihubungkan tali
Nomor 19
Dua benda m1 = 2 kg dan m2 = 3 kg terletak pada bidang datar yang licin. Kedua benda dihubungkan dengan tali kemudian ditarik dengan gaya F = 10 √3 N seperti gambar di bawah.
Contoh soal penerapan hukum-hukum Newton dan pembahasan

Besar tegangan tali T antara kedua benda adalah...
A. 4 √3 N
B. 6 N
C. 3 √3 N
D. 2 √3 N
E. 3 N

Menghitung percepatan dan tegangan tali dua benda yang dihubungkan tali

Nomor 20
Dari gambar berikut balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B mempunyai massa 1 kg.
Contoh soal dua benda yang dihubungkan dengan katrol dan pembahasan
Jika gaya gesekan antara benda A dengan permukaan bidang 2,5 N dan gaya gesekan antara tali dengan katrol diabaikan, maka percepatan kedua benda adalah...
A. 20,0 m/s2
B. 10,0 m/s2
C. 6,7 m/s2
D. 3,3 m/s2
E. 2,5 m/s2

Menghitung percepatan dua benda yang dihubungkan dengan katrol
Nomor 21
Dua benda A dan B masing-masing 2 kg dan 3 kg dihubungkan dengan tali melalui katrol seperti gambar (g = 10 m/s2).
Contoh soal tegangan tali dua benda yang dihubungkan katrol
Jika lantai dan gesekan antara tali dengan lantai diabaikan dan B bergerak turun, maka besar tegangan tali adalah...
A.10 N
B.12 N
C.15 N
D.20 N
E.28 N

Menghitung percepatan dan tegangan tali dua benda yang dihubungkan katrol
Nomor 22
Dua benda A dan B masing-masing bermassa 2 kg dan 6 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol yang licin seperti gambar.
Contoh soal percepatan dua benda yang dihubungkan katrol
Mula-mula benda B ditahan kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s2 maka percepatan benda B adalah...
A.8,0 m/s2
B.7,5 m/s2
C.6,0 m/s2
D.5,0 m/s2
E.4,0 m/s2

Menghitung percepatan dua benda yang dihubungkan dengan katrol

Nomor 23
Perhatikan gambar!
Contoh soal gerak benda pada bidang miring
Sebuah balok mula-mula diam lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar bidang miring. Massa balok 8 kg, koefisien gesekan 0,5 dan θ = 45o. Agar balok tepat akan bergerak ke atas, gaya F harus sama dengan...
A. 40 N
B. 60 N
C. 60 √2 N
D. 80 N
E. 80 √2 N

Pembahasan:
Diketahui:
m = 8 kg
µ = 0,5
θ = 45 derajat
a = 0 (tepat akan bergerak)
Ditanya: F = ...
Jawab:
Gaya yang bekerja pada benda di bidang miring
Dengan menggunakan hukum II Newton.
F – w sin θ – fg = m . a
F – m . g sin θ – µ . N = m . 0
F – m.g sin θ – µ . w cos θ = 0

Ingat!
N = w cos θ. Ini adalah besar gaya normal benda yang diletakkan pada bidang miring.


F = m .g sin θ + m .g cos θ
F = 8 kg.10 m/s2.sin 45 + 8 kg.10 m/s2 cos 45
F = 80 N . ½ √2 + 80 N . ½ √2
F = 40 √2 N + 40 √2 N = 80 √2 N
Jawaban: E

Nomor 24
Perhatikan gambar!
Contoh soal benda pada bidang miring dan pembahasan
Sebuah balok berada pada bidang kasar miring ditarik dengan gaya F = 200 N. Jika massa balok 18 kg dan percepatan 3 m/s2 maka gaya gesekan yang dialami balok terhadap bidang miring adalah...
A. 180 N
B. 126 N
C. 90 N
D. 56 N
E. 54 N

Pembahasan:
Diketahui:
F = 200 N
m = 18 kg
a = 3 m/s2
Ditanya: fg = ...
Jawab:
F – w sin α – fg = m . a
fg = m . a + w sin α – F
fg = 18 kg . 3 m/s2 + 18 kg . 10 m/s2 sin 300 – 200 N
fg = 54 N + 180 N . ½ – 200 N
fg = – 56 N (negatif menunjukkan arah gaya gesekan berlawanan dengan arah gerak benda).
Jawaban: D

Nomor 25
Seseorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m/s2. Jika g = 10 m/s2, maka desakan kaki orang pada lantai lift adalah...
A. 420 N
B. 570 N
C. 600 N
D. 630 N
E. 780 N

Pembahasan:
Diketahui:
m = 60 kg
a = 3 m/s2
g = 10 m/s2
Ditanya: N = ...(desakan kaki = gaya normal).
Jawab: (gunakan rumus lift bergerak ke bawah)
w – N = m . a
N = w – m . a = m . g – m . a = 60 kg . 10 m/s2 – 60 kg . 3 m/s2
N = 600 N – 180 N = 420 N
Jawaban: A

Nomor 26
Sebuah elevator massa 400 kg bergerak vertikal ke atas dari keadaan diam dengan percepatan tetap sebesar 2 m/s2. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2 maka tegangan tali penarik elevator adalah...
A. 400 N
B. 800 N
C. 3120 N
D. 3920 N
E. 4720 N

Pembahasan:
Diketahui:
m = 400 kg
a = 2 m/s2
g = 9,8 m/s2
Ditanya: T = N = ...
Jawab: (gunakan rumus lift bergerak ke atas).
N – w = m . a
T – w = m . a
T = w + m . a = m . g + m . a
T = 400 kg . 9,8 m/s2 + 400 kg . 2 m/s2
T = 3920 N + 800 N = 4720 N
Jawaban: E
Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma tentang dinamika gerak Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika sma tentang dinamika gerak Reviewed by Johan Akhmadin on Sunday, August 30, 2015 Rating: 5
Powered by Blogger.