(Soal) Benda pada Bidang Datar Licin Diberi Gaya Sejajar Arah Gerak

CategoriesFisikaBab:

Sebuah mobil bermassa 400 kg mula-mula dalam keadaan diam, kemudian setelah 4 detik mobil bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Hitunglah gaya yang bekerja pada mobil!

Untuk menyelesaikan soal di atas, kita bisa menggunakan cara sesuai langkah-langkah penyelesaian diagram benda bebas yang telah kita pelajari pada artikel sebelumnya.

Mari kita mulai berdasarkan langkah-langkah tersebut.

A. Gambar Sketsa Masalah

Kita tidak harus menggambar sesuai dengan bentuk benda aslinya. Gambar saja sesuai kemampuan kita.

B. Gambar Semua Gaya yang Bekerja

Mobil pada ilustrasi soal di atas pada mulanya diam kemudian bekerja sebuah gaya dan akhirnya bergerak. Nah, kita harus menggambar gaya itu dengan arah sesuai dengan arah gerak benda. Kenapa sesuai arah gerak benda? Karena kecepatan benda di sini semakin cepat, jadi bisa kita simpulkan bahwa gaya searah dengan arah gerak. Kita anggap arah gerak adalah ke kanan, maka kita bisa menggambar gaya tersebut ke arah kanan. Selain satu gaya tersebut, ada pula gaya-gaya lainnya yang harus kita gambar, yaitu gaya berat dan gaya normal. Semua gaya kita gambar seperti berikut.

C. Uraikan Vektor Gaya

Langkah ini bisa dilewati, karena seluruh gaya pada gambar di atas sudah sejajar dengan sumbu-sumbu koordinatnya.


D. Tulis Besaran yang Diketahui dan Ditanyakan

Diketahui:

\begin{aligned}
m&=400 kg \\
v_0& = 0\\
v_t& = 72 km/jam = 20 m/s\\
t& = 4 s
\end{aligned}

Ditanya:

\begin{aligned}
F&=... ?
\end{aligned}

E. Terapkan Hukum Kedua Newton

Hukum kedua Newton sering digunakan dalam menyelesaikan diagram benda bebas. Berikut ini adalah hukum kedua Newton:

\begin{aligned}
\Sigma F &=ma
\end{aligned}

F. Turunkan Persamaan (Rumus)

Pada gambar di atas, benda bergerak horizontal atau sejajar dengan jalan. Maka, gaya yang menyebabkan benda bergerak adalah gaya yang sejajar lantai saja (Fx). Sedangkan jumlah gaya yang tegak lurus lantai (Fy) sama dengan nol. Sehingga persamaannya adalah:

\begin{aligned}
F_x &=ma \; ............... \; (1)
\end{aligned}

Nah, karena pada persamaan di atas ada besaran percepatan yang harus kita cari terlebih dahulu, maka kita gunakan persamaan GLBB untuk mendapatkannya. Mengapa menggunakan GLBB? Karena mobil bergerak lurus dengan percepatan tetap. Maka, kita bisa memakai persamaan GLBB berikut ini.

\begin{aligned}
v_t &= v_0+at\\
\end{aligned}

Maka,

\begin{aligned}
a&= \frac{v_t-v_0}{t}\; ............... \; (2)
\end{aligned}

Selanjutnya kita subtitusikan persamaan (2) ke persamaan (1), menjadi:

\begin{aligned}
F_x&= m\frac{v_t-v_0}{t}
\end{aligned}

G. Masukkan Nilai ke Persamaan

\begin{aligned}
F_x&= m\frac{v_t-v_0}{t}\\
&= 400\frac{20-0}{4}\\
&=2000 N
\end{aligned}

Nah, di atas adalah langkah-langkahnya. Untuk lebih singkatnya, kita bisa menuliskannya di buku tugas seperti berikut:

Penyelesaian

Diket:

\begin{aligned}
m&=400 kg \\
v_0& = 0\\
v_t& = 72 km/jam = 20 m/s\\
t& = 4 s
\end{aligned}

Dit:

\begin{aligned}
F&=ma
\end{aligned}

Benda bergerak horizontal, sehingga gaya yang menyebabkan gerak adalah gaya yang sejajar dengan lantai (Fx).

\begin{aligned}
F_x&=ma\; ............... \; (1)
\end{aligned}

Mencari percepatan (a):

\begin{aligned}
v_t&=v_0+at\\
a&=\frac{v_t-v_0}{t}\;.....................\;(2)
\end{aligned}

Subtitusi persamaan (2) ke persamaan (1), menjadi:

\begin{aligned}
F_x&=m\frac{v_t-v_0}{t}\\
&=400\frac{20-0}{4}\\
&=2000 N
\end{aligned}

Jadi, gaya yang bekerja pada mobil tersebut adalah 2000 N.

Oke, itulah salah satu contoh soal dari diagram benda bebas dan cara mengerjakannya. Jangan lupa meninggalkan jejak dengan berkomentar pada kolom di bawah ini. Mohon maaf apabila ada kesalahan dan terima kasih telah mengunjungi Anashir Learning.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *