50 Contoh soal fisika kelas 10 Semester 2 Tentang Hukum Newton Bagian 1

Hukum I Newton

1. Jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol, maka …

(1) benda tidak akan dipercepat

(2) benda selalu diam

(3) perubahan kecepatan benda nol

(4) benda tidak mungkin bergerak lurus beraturan Yang benar adalah …

A. (1), (2) dan (3)

B. (1) dan (3) saja

C. (2) dan (4) saja

D. (4) saja

E. (1), (2), (3) dan (4)

(1) Benda tidak akan dipercepat

Resultan gaya menyebabkan benda mengalami percepatan. Jika resultan gaya nol maka benda tidak dipercepat.

(2) Benda selalu diam

Hukum I Newton menyatakan bahwa jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol maka benda yang sedang diam akan tetap diam dan benda yang sedang bergerak dengan kecepatan konstan (gerak lurus beraturan) akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

(3) Perubahan kecepatan benda nol

Perubahan kecepatan = percepatan. Perubahan kecepatan benda nol artinya percepatan benda nol. Jika percepatan nol maka resultan gaya yang bekerja pada benda bernilai nol.

Jawaban yang benar adalah A.

Benda di dalam Lift

2. Sewaktu berada di dalam lift yang diam, berat Sandi adalah 500 N. Percepatan gravitasi = 10 m s . Sewaktu lift dipercepat, tegangan tali menjadi 750 N. Dengan demikian percepatan lift adalah…

A. 5,0 m s⁻²

B. 7,5 m s⁻²

C. 10,0 m s⁻²

D. 12,5 m s⁻²

E. 15,0 m s⁻²

Diketahui :

Berat sandi (w) = 500 Newton = 500 kg m s⁻² (lift diam)

Percepatan gravitasi (g) = 10 m s⁻²

Massa Sandi (m) = 500 / 10 = 50 kg

Tegangan tali (T) = 750 N (lift dipercepat)

Massa lift diabaikan.

Ditanya : Percepatan lift

Jawab :

Lift diam, tidak ada percepatan (a = 0). Gaya yang arahnya ke atas bertanda positif, gaya yang arahnya ke bawah bertanda negatif.

ΣF = m a

T – w = 0

T = w

T = 500 Newton

Jika lift dipercepat ke bawah maka gaya tegangan tali menjadi lebih kecil dari 500 Newton. Sebaliknya apabila lift dipercepat ke atas maka gaya tegangan tali menjadi lebih besar dari 500 Newton.

Gaya tegangan tali menjadi 750 N karenanya lift dipercepat ke atas. Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan lift bertanda negatif.

T – w = m a

750 – 500 = 50 a

250 = 50 a

a = 250 / 50

a = 5,0 m s⁻²

Jawaban yang benar adalah A.

3. Seseorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 m.s⁻² . Jika percepatan gravitasi bumi 10 m.s⁻² , maka besar gaya normal yang dikerjakan lantai lift terhadap orang tersebut adalah…

A. 180 N

B. 200 N

C. 340 N

D. 420 N

E. 600 N

Diketahui :

Massa (m) = 60 kg

Percepatan orang dan lift (a) = 3 m/s²

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Gaya berat (w) = m g = (60)(10) = 600 Newton

Ditanya : gaya normal (N)

Jawab :

Terdapat dua gaya yang bekerja pada orang di dalam lift yakni gaya berat (w) dan gaya normal yang dikerjakan lantai lift pada orang (N). Terdapat tiga besaran vektor yakni gaya berat, gaya normal dan percepatan lift, di mana gaya berat berarah ke bawah, gaya normal berarah ke atas, percepatan lift berarah ke bawah. Besaran vektor yang berarah ke bawah dipilih bertanda positif dan besaran vektor berarah ke atas dipilih bertanda negatif.

∑F = m a

w – N = (60)(3)

600 – N = 180

N = 600 – 180

N = 420 Newton

Jawaban yang benar adalah D.

4. Reza bermassa 40 kg berada di dalam lift yang sedang bergerak ke atas. Jika gaya lantai lift terhadap kaki Reza 520 N dan percepatan gravitasi 10 m.s⁻² , maka percepatan lift tersebut adalah…

A. 1,0 m.s⁻²

B. 1,5 m.s⁻²

C. 2,0 m.s⁻²

D. 2,5 m.s⁻²

E. 3,0 m.s⁻²

Diketahui :

Massa (m) = 40 kg

Gaya normal (N) = 520 N

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Gaya berat (w) = m g = (40)(10) = 400 N

Ditanya : Percepatan lift

Jawab :

∑F = m a

400 – 520 = (40)(a)

-120 = (40)(a)

a = -120/40

a = -3 m/s²

Percepatan lift adalah 3 m/s . Tanda negatif artinya lift bergerak ke atas.

Jawaban yang benar adalah E

5. Seorang dengan massa 60 kg berada dalam lift yang sedang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 ms . Berapakah desakan kaki orang pada lantai lift?

Diketahui :

Massa orang (m) = 60 kg

Berat orang (w) = m g = (60 kg)(10 m/s ) = 600 kg m/s = 600 Newton

Percepatan lift (a) = 3 m/s , ke bawah.

Ditanya : Berapa desakan kaki orang pada lantai lift ?

Jawab :

Lift bergerak ke bawah dengan percepatan (a) 3 m/s . Gaya yang searah dengan gerakan lift bertanda positif, gaya yang berlawanan arah dengan gerakan lift bertanda negatif.

w – N = m a

N = w – m a

N = 600 – (60)(3)

N = 600 – 180

N = 420 Newton

Ini adalah gaya normal yang dikerjakan oleh lantai lift pada orang tersebut. Orang itu diam di atas lift sehingga besar gaya normal sama dengan berat semu orang itu. Berat semu sama dengan desakan kaki orang itu pada lantai.

Sistem Beban Tali Katrol

6. Dua benda A dan B masing-masing bermassa 6 kg dan 2 kg diikat dengan tali melalui sebuah katrol seperti gambar.

Jika gesekan tali dan katrol diabaikan dan g = 10 m s⁻² , maka besar tegangan talinya adalah …

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

Diketahui :

m = 6 kg, m = 2 kg, g = 10 m/s²

w = m g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s²

w = m g = (2 kg)(10 m/s²) = 20 kg m/s²

Ditanya : gaya tegangan tali (T) ?

Jawab :

w > w karenanya sistem bergerak berlawanan arah putaran jarum jam (m bergerak ke bawah, m bergerak ke atas).

Percepatan

ΣF = m a

w – w = (m + m ) a

60 – 20 = (6 + 2) a

40 = (8) a

a = 40 / 8 = 5 m/s

Tegangan tali

m bergerak ke bawah

w – T = m a

60 – T = (6)(5)

60 – T = 30

T = 60 – 30

T = 30 Newton

m bergerak ke atas

T – w = m a

T – 20 = (2)(5)

T – 20 = 10

T = 10 + 20

T = 30 Newton

Tegangan tali (T) = 30 Newton.

Jawaban yang benar adalah D.

7. Perhatikan gambar di samping! Gesekan tali dan katrol diabaikan.

Jika massa A = 5 kg, g = 10 m s⁻² dan A bergerak ke bawah dengan percepatan 2,5 m.s⁻² , maka berapakah massa B ?

A. 0,5 kg

B. 1 kg

C. 1,5 kg

D. 2 kg

E. 3 kg

Diketahui :

Massa A (m) = 5 kg

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Percepatan A atau percepatan sistem (a) = 2,5 m/s²

Berat A (wA) = (mA)(g) = (5)(10) = 50 Newton

Ditanya : berapa massa B (mB) ?

Jawab :

Balok A bergerak ke bawah karenanya berat A (wA) lebih besar daripada berat B (wB).

Terapkan hukum II Newton :

ΣF = m a

wA – wB = (mA + mB) a

50 – (mB)(10) = (5 + mB) (2,5)

50 – 10 mB = 12,5 + 2,5 mB

50 – 12,5 = 2,5 mB + 10 mB

37,5 = 12,5 mB

mB = 3 kg

Jawaban yang benar adalah E

8. Dua benda bermassa 2 kg dan 3 kg diikat tali kemudian ditautkan pada katrol yang massanya diabaikan seperti gambar.

Bila besar percepatan gravitasi = 10 m s , gaya tegangan tali yang dialami sistem adalah…

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

Diketahui :

m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 m/s²

w1 = (m1(g) = (2 kg)(10 m/s² ) = 20 kg m/s² atau 20 Newton

w2 = (m2)(g) = (3 kg)(10 m/s² ) = 30 kg m/s² atau 30 Newton

Ditanya : gaya tegangan tali (T) ?

Jawab :

w > w karenanya sistem bergerak searah putaran jarum jam (m2 bergerak ke bawah, m1 bergerak ke atas).

Percepatan

ΣF = m a

w2 – w1 = (m1 + m2 ) a

30 – 20 = (2 + 3 ) a

10 = (5) a

a = 10 / 5 = 2 m/s² .

Tegangan tali

m2 bergerak ke bawah

w2 – T2 = m2 a

30 – T2 = (3)(2)

30 – T2 = 6

T2 = 30 – 6

T2 = 24 Newton

m1 bergerak ke atas

T1 – w1 = m1 a

T1 – 20 = (2)(2)

T1 – 20 = 4

T1 = 20 + 4

T1 = 24 Newton

Tegangan tali (T) = 24 Newton.

Jawaban yang benar adalah B.

9. Dua buah balok dihubungkan dengan katrol licin dan massa katrol diabaikan seperti pada gambar.

Massa A = mA ,massa B = mB dan balok B turun dengan percepatan a. Jika percepatan gravitasinya g, maka besar tegangan tali yang terjadi pada balok B adalah…

A. T = mB .a

B. T = mA (a – g)

C. T = mA (g – a)

D. T = mB (a – g)

E. T = mB (g – a)

Kita langsung tinjau dari benda B.

Jadi tegangan talinya T = m (g – a).

Jawaban: E

10. Balok massanya 10 kg berada di atas lantai kasar kemudian ditarik oleh gaya F arah mendatar.

Jika koefisien gesekan statis μs = 0,5 dan koefisien gesekan kinetik μk = 0,3. Tentukan besarnya gaya gesek pada saat balok tepat akan bergerak. (g = 10 m/s²)

A. 4N

B. 6 N

C. 8 N

D. 60 N

E. 80 N

Diketahui:

m = 20 kg

µs = 0,4

µk = 0,3

g = 10 m/s²

Ditanya:

fges = … ?

Dijawab:

Pertama-tama kita hitung gaya normalnya terlebih dahulu:

N = w = m . g = 20 . 10 = 200 N

Karena benda tepat akan bergerak maka gaya geseknya fges :

fges = µs N = 0,4 . 200 = 80 N

Jawaban: E

Share :