Halo teman-teman, pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang contoh soal hukum Newton 1. Hukum Newton 1 juga dikenal dengan sebutan hukum inersia, dimana benda cenderung untuk tetap berada pada keadaan diam atau gerak lurus beraturan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja padanya. Tanpa berlama-lama lagi, langsung saja kita simak beberapa contoh soal di bawah ini.
Contoh Soal 1
Sebuah mobil dengan massa 1000 kg diam di tengah jalan raya. Kemudian sebuah gaya dorong sebesar 500 N diberikan pada mobil tersebut. Tentukan percepatan yang dialami mobil tersebut!
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus hukum Newton 1:
F = ma
Dimana:
- F adalah gaya yang bekerja pada benda (dalam newton)
- m adalah massa benda (dalam kg)
- a adalah percepatan yang dialami oleh benda (dalam m/s²)
Ditanya: percepatan yang dialami mobil (a)
Diketahui:
- F = 500 N
- m = 1000 kg
Maka:
a = F/m
a = 500/1000
a = 0.5 m/s²
Jadi, percepatan yang dialami oleh mobil tersebut adalah 0.5 m/s².
FAQ
| Pertanyaan | Jawaban |
|---|---|
| Apakah hukum Newton 1? | Hukum Newton 1 merupakan hukum inersia yang menyatakan bahwa benda cenderung untuk tetap berada pada keadaan diam atau gerak lurus beraturan kecuali ada gaya eksternal yang bekerja padanya. |
| Bagaimana rumus hukum Newton 1? | Rumus hukum Newton 1 adalah F = ma, dimana F adalah gaya yang bekerja pada benda, m adalah massa benda, dan a adalah percepatan yang dialami oleh benda. |
| Apakah hukum Newton 1 selalu berlaku? | Ya, hukum Newton 1 selalu berlaku pada semua benda yang ada di alam semesta ini. |
Contoh Soal 2
Seorang atlet dengan massa 60 kg berlari dengan kecepatan 5 m/s. Kemudian ia berhenti dalam waktu 2 detik karena adanya hambatan dari tanah. Tentukan gaya hambatan yang bekerja pada atlet tersebut!
Untuk menyelesaikan soal ini, kita juga dapat menggunakan rumus hukum Newton 1:
F = ma
Dimana:
- F adalah gaya yang bekerja pada benda (dalam newton)
- m adalah massa benda (dalam kg)
- a adalah percepatan yang dialami oleh benda (dalam m/s²)
Ditanya: gaya hambatan (F)
Diketahui:
- m = 60 kg
- v = 5 m/s
- t = 2 s
Kita dapat menghitung percepatan yang dialami oleh atlet dengan rumus:
a = (v – 0) / t
a = 5 / 2
a = 2.5 m/s²
Selanjutnya, kita dapat menghitung gaya hambatan dengan rumus:
F = ma
F = 60 x 2.5
F = 150 N
Jadi, gaya hambatan yang bekerja pada atlet tersebut adalah 150 N.
FAQ
| Pertanyaan | Jawaban |
|---|---|
| Apa arti hambatan dari tanah? | Hambatan dari tanah adalah gaya yang bekerja pada benda ketika benda tersebut bergerak di atas tanah. Gaya ini disebabkan oleh gesekan antara benda dan tanah. |
| Bagaimana cara menghitung percepatan pada soal ini? | Kita dapat menggunakan rumus percepatan, yaitu a = (v – 0) / t, dimana v adalah kecepatan awal (5 m/s), 0 adalah kecepatan akhir (karena atlet berhenti), dan t adalah waktu (2 detik). |
| Apakah gaya hambatan selalu berlawanan dengan arah gerak benda? | Ya, gaya hambatan selalu berlawanan dengan arah gerak benda. |
Contoh Soal 3
Sebuah bola dengan massa 2 kg dilemparkan ke atas dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan tinggi maksimum yang dapat dicapai oleh bola tersebut!
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus energi mekanik:
E = mgh + 0.5mv²
Dimana:
- E adalah energi mekanik (dalam joule)
- m adalah massa benda (dalam kg)
- g adalah percepatan gravitasi (sebesar 9.8 m/s²)
- h adalah tinggi benda di atas permukaan tanah (dalam meter)
- v adalah kecepatan benda (dalam m/s)
Ditanya: tinggi maksimum (h)
Diketahui:
- m = 2 kg
- v = 10 m/s
Kita dapat menghitung energi mekanik awal dengan rumus:
E1 = 0.5mv²
E1 = 0.5 x 2 x 10²
E1 = 100 J
Pada titik tertinggi (tinggi maksimum), kecepatan bola menjadi 0 sehingga energi mekanik akhir hanya berupa energi potensial gravitasi (Ep). Kita bisa menghitung Ep dengan rumus:
Ep = mgh
Sehingga:
100 = 2 x 9.8 x h
h = 100 / 19.6
h = 5.1 meter
Jadi, bola tersebut dapat mencapai tinggi maksimum sebesar 5.1 meter dari permukaan tanah.
FAQ
| Pertanyaan | Jawaban |
|---|---|
| Apa yang dimaksud dengan energi mekanik? | Energi mekanik merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial suatu benda di dalam sistem tertentu. |
| Bagaimana rumus energi potensial gravitasi? | Rumus energi potensial gravitasi adalah Ep = mgh, dimana m adalah massa benda, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi benda di atas permukaan tanah. |
| Apakah energi mekanik selalu konstan? | Ya, energi mekanik selalu konstan pada sistem tertentu selama tidak ada gaya non-konservatif yang bekerja pada sistem tersebut. |
Contoh Soal 4
Sebuah meja dengan massa 20 kg ditarik oleh sebuah gaya horizontal sebesar 100 N. Koefisien gesek antara meja dan lantai sebesar 0.2. Tentukan percepatan yang dialami oleh meja tersebut!
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus hukum Newton 1:
F = ma
Dimana:
- F adalah gaya yang bekerja pada benda (dalam newton)
- m adalah massa benda (dalam kg)
- a adalah percepatan yang dialami oleh benda (dalam m/s²)
Ditanya: percepatan yang dialami oleh meja (a)
Diketahui:
- F = 100 N
- m = 20 kg
- u = 0.2
Kita dapat menghitung gaya gesek dengan rumus:
Fgesek = u x Fn
Dimana Fn adalah gaya normal yang diberikan oleh lantai pada meja. Karena meja diam pada permukaan lantai, maka Fn sama besarnya dengan berat meja (mg).
Fn = mg
Fn = 20 x 9.8
Fn = 196 N
Maka:
Fgesek = 0.2 x 196
Fgesek = 39.2 N
Sehingga gaya yang bekerja pada meja adalah:
Fnetto = F – Fgesek
Fnetto = 100 – 39.2
Fnetto = 60.8 N
Dengan mengggunakan rumus F = ma, maka:
a = F/m
a = 60.8 / 20
a = 3.04 m/s²
Jadi, percepatan yang dialami oleh meja tersebut adalah 3.04 m/s².
FAQ
| Pertanyaan | Jawaban |
|---|---|
| Apa yang dimaksud dengan koefisien gesek? | Koefisien gesek (u) adalah angka yang menunjukkan seberapa besar gaya gesek yang terjadi antara dua permukaan. |
| Bagaimana rumus gaya gesek? | Rumus gaya gesek adalah Fgesek = u x Fn, dimana u adalah koefisien gesek dan Fn adalah gaya normal yang diberikan oleh permukaan pada benda yang bersentuhan dengan permukaan tersebut. |
| Apakah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gerak benda? | Ya, gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gerak benda. |
Contoh Soal 5
Sebuah kotak dengan massa 5 kg diletakkan pada permukaan miring dengan sudut kemiringan 30 derajat. Koefisien gesek antara kotak dan permukaan miring sebesar 0.4. Tentukan gaya dorong minimum yang diperlukan agar kotak dapat bergerak ke atas!
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus hukum Newton 1:
F = ma
Dimana:
- F adalah gaya yang bekerja pada benda (dalam newton)
- m adalah massa benda (dalam kg)
- a adalah percepatan yang dialami oleh benda (dalam m/s²)
Pada kotak, terdapat dua gaya yang bekerja, yaitu gaya berat dan gaya gesek. Kita dapat menghitung kedua gaya tersebut sebagai berikut:
Gaya berat = mg x sin(30)
Gaya berat = 5 x 9.8 x 0.5
Gaya berat = 24.5 N
Gaya gesek = mg x cos(30) x u
Gaya gesek = 5 x 9.8 x 0.866 x 0.4
Gaya gesek = 16.94 N
Sehingga gaya minimum yang diperlukan agar kotak dapat bergerak ke atas dapat dihitung dengan rumus:
Fminimum = gaya berat + gaya gesek
Fminimum = 24.5 + 16.94
Fminimum = 41.44 N
Jadi, gaya dorong minimum yang diperlukan agar kotak dapat bergerak ke atas adalah 41.44 N.
FAQ
| Pertanyaan | Jawaban |
|---|---|
| Bagaimana cara menghitung gaya berat? | Gaya berat dapat dihitung dengan rumus G = mg, dimana m adalah massa benda dan g adalah percepatan gravitasi (sebesar 9.8 m/s²). Pada kasus ini, gaya berat harus dikalikan dengan sin sudut kemiringan untuk mendapatkan komponen gaya berat yang sejajar dengan permukaan miring. |
| Bagaimana cara menghitung gaya gesek? | Gaya gesek dapat dihitung dengan rumus Fgesek = mgcosθu, dimana m adalah massa benda, g adalah percepatan gravitasi, θ adalah sudut kemiringan permukaan miring, dan u adalah koefisien gesek. |
| Apakah koefisien gesek selalu sama untuk semua permukaan? | Tidak, koefisien gesek dapat berbeda-beda untuk setiap permukaan bergantung pada sifat permukaan tersebut. |
Contoh Soal 6
Sebuah benda dengan massa 10 kg dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan waktu yang dibutuhkan agar benda mencapai titik tertinggi dan ketinggian maksimum yang dapat dicapai oleh benda tersebut!
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus gerak jatuh bebas:
h = (v² – v0