Materi Dinamika Partikel

Rangkuman Materi Dinamika Gerak Lurus Kelas 10

Hukum Newton

Hukum I Newton

“jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda mula-mula diam akan senantiasa diam, sedangkan benda yang mula-mula bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap”. Dinyatakan sebagai berikut.
ΣF = 0
Digunakan untuk benda diam atau benda bergerak lurus.

Hukum II Newton

“Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda”. Dinyatakan sebagai berikut .
∑F=ma
Keterangan :
∑F : resultan gaya (Newton)
one thousand : massa benda (kg)
a : percepatan

Hukum Three Newton

Energi memiliki arti sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Contoh : energi potensial, dan energi kinetik. Dinyatakan dengan:

F
_aksi

= -F
_reaksi

PENERAPAN HUKUM NEWTON

Benda digantungkan dengan tali dan di gerakkan

persamaannya sebagai berikut.

∑F = ma

T-mg = ma

T = mg + ma

Keterangan :

T : tegangan tali (N)

1000 : massa benda (kg)

g : percepatan gravitasi (thousand/s²)

a : percepatan (m/s²)

Digerakkan kebawah dengan percepatan a, persamaannya sebagai berikut.

∑F = ma

Mg – T = ma

T = mg – ma

Orang yang berada di lift

Lift diam atau bergerak dengan v konstan.

∑F = 0

Due north – W = 0

Due north = W

elevator dipercepat kebawah

∑F = ma

West – N = ma

N = Westward – ma

N = mg – ma

Benda yang digantung dengan seutas tali

melalui katrol

dengan dua utas tali dalam keadaan setimbang. Jika masa tali dan massa katrol diabaikan dan W₂ > W₁ maka percepatan benda nya sebagai berikut.

Benda yang di gantungkan dengan dua utas tali dalam keadaan setimbang

Gaya normal dan Gaya Gesekan

Gaya normal adalah gaya yang ditimbulkan oleh alas bidang suatu benda, arahnya tegak lurus terhadap bidang tersebut. Sedangkan gaya gesek adalah gaya yang ditimbulkan akibat persentuhan langsung antara dua permukaan, arahnya selalu berlawanan dengan arah gerak benda. Dibagi menjadi dua macam, yaitu :

1. Gaya gesek statis ( f
   _s
   ) yaitu gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika benda dalam keadaan diam.
2. Gaya gesek kinetik ( f_k) adalah gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika benda mengalami pergerakan.

Gerak atau diamnya suatu benda diperoleh berdasarkan beberapa aturan, yaitu :

1. Jika F ˂ f
   _s’
   
   maka benda dalam keadaan diam.

2. Jika F = f_southward’
   maka benda akan tepat akan bergerak.

3. Jika F > f_s’
   maka benda bergerak dan gaya gesekan statis f_s
   berubah menjadi f₁₀₀₀

Hubungan antara gaya gesek, gaya normal, dan koefisien gaya gesek dituliskan sebagai berikut.

• Gaya gesek statis : fs = µ_southward
  North.

• Gaya gesek kinetis : f_k
  = µ_m
  
  N.

  Jika sebuah balok yang beratnya w diletakkan pada bidang datar dan balok tidak dipengaruhi gaya luar maka besar gaya normal tersebut adalah :

  N = due west

  Jika sebuah balok yang massanya one thousand berada pada bidang miring licin yang memiliki sudut kemiringan maka besarnya gaya normal dapat ditentukan dengan :

  N = w cos θ

Hukum Gravitasi Newton

“Gaya gravitasi antara dua benda berbanding lurus dengan massa setiap benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya”. Ditulis dalam persamaan reaksi berikut:

Keterangan :

F₁₂
= F₂₁
: gaya tarik menarik antara kedua benda (North)

G : tetapan umum gravitasi = half dozen,672 x 10
²³
Nm²/kg^two

chiliad₁
: massa benda one (kg)

m₂
: massa benda 2 (kg)

r²
: jarak antara kedua benda (m)

Kuat medan gravitasi

kuat medan gravitasi diartikan sebagai gaya yang bekerja pada satuan massa yang terjadi dalam medan gravitasi. Kuat medan gravitasi ditulis dalam persamaan matematis berikut.

Keterangan :

Thou : massa benda yang menghasilkan percepatan gravitasi (kg)

r : jarak titik ke pusat massa (kg)

Perbandingan percepatan gravitasi dua buah planet

Dinyatakan dalam persamaan berikut.

Hukum Kepler tentang planet

• Hukum I Kepler “semua planet bergerak pada lintasan elips mengitari matahari dengan matahari berada di salah satu fokus elips”.
• Hukum Two Kepler “suatu garis khayal yang menghubungkan matahari dengan planet menyapu luas juring yang sama dalam selang waktu yang sama”.
• Hukum Iii Kepler “perbandingan kuadrat periode terhadap pangkat tiga dari setengah sumbu panjang elips adalah sama untuk semua planet”. Hukum III Kepler jika dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut.
  
  
  Keterangan :
  T : periode revolusi
  R : jari- jari rata-rata orbit planet

Gaya Pegas

Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastik

Tegangan

Tegangan merupakan perbandingan antara gaya yang diberikan dengan luas penumpang benda. Dapat ditulis sebagai berikut:

Keterangan :

F : Gaya

A : Luas penumpang

Regangan

Regangan merupakan perbandingan antara perubahan panjang dan panjang mula-mula. Dapat ditulis sebagai berikut:

Keterangan :
perubahan panjang (m)
I
: panjang mula-mula (m)
Modulus elastik

Modulus elastik merupakan modulus Young. Jika diberikan kepada benda akan berubah. Modulus elastik Y jika dirumuskan sebagai berikut.

Hukum Hooke dan Energi Potensial Pegas

Secara matematis hukum Hooke dapat di tuliskan sebagai berikut.

F =
kx

Keterangan :

F : gaya (Newton)

1000 : konstanta pegas (N/m)

X : pertambahan panjang (m)

Pegas dapat disusun secara seri, pararel, maupun campuran antara seri dan pararel. Pegas yang tersusun baik secara seri, pararel, maupun campuran akan diketahui konstanta pegas total.

• Pegas tersusun secara seri

• Pegas tersusun secara pararel

thousand_tot
= g_one+ yard_two+…k_n

Energi potensial pegas dirumuskan sebagai berikut.

E_p
= kx²
atau E_p
= kx

Contoh Soal Dinamika Gerak Lurus Pembahasan & Jawaban Kelas ten

Soal No.3 (SBMPTN 2014)

Planet A mengitari sebuah bintang pada lintasan berbentuk lingkaran berjari-jari R dengan periode T. Jika planet b mengitari bintang yang sama ada lintasan lingkaran berjari-jari 4R, maka periode edar lanet B adalah …

1. T/2
2. 2T
3. 4T
4. 8T
5. 16T

PEMBAHASAN :

Untuk menyelesaikan soal ini kita akan menggunkan hukum kepler 3
T²
= R³









T₂
= 8T
Jawaban : D

Soal No.4 (SBMPTN 2014)

Sebuah kotak diletakkan pada bak mobil terbuka yang sedang mulai bergerak dengan percepatan 6 m/s². Massa kotak adalah twoscore kg. Jika koefisien gesekan statik dan kinetik antara lantai bak terbuka dan kotak berturut-turut adalah 0,eight dan 0,5 maka gaya gesekan yang diberikan lantai bak terbuka pada kotak adalah sebesar …

1. 120 N
2. 160 Northward
3. 200 Due north
4. 240 N
5. 320 Northward

PEMBAHASAN :


kotak pada bak mobil mulai bergerak sehingga yang berlaku adalah gaya gesek statik.
F
_s

= µ
_s

N

F
_s

= µ
_s

mg

F
_southward

= (0,8)(40)(x)

F
_s

= 320 N

Jawaban : E

Soal No.5 (United nations 2014)

Seseorang dengan massa 60 kg berada di dalam elevator yang bergerak ke bawah dengan percepatan 3 ms². Jika percepatan gravitasi 10 ms², gaya desakan kaki orang pada lantai elevator adalah …

1. 420 N
2. 570 Due north
3. 600 N
4. 630 Northward
5. 780 N

PEMBAHASAN :


Untuk menyelesaikan soal ini kita mengunakan hukum Newton 2
∑F = ma
due west – N = ma
North = mg – ma
Due north = m(g-a)
N = (60kg)(10-3) m/s²

N = 420 N
Jawaban : A

Soal No.6 (SBMPTN 2012)

Kedua ujung sebuah pegas memiliki tetapan pegas 50 Due north/m ditarik masing-masing dengan gaya sebesar 10 North yang saling berlawanan. Pertambahan panjang pegas tersebut adalah …

1. 0,0 m
2. 0,1 thousand
3. 0,2 g
4. 0,3 g
5. 0,4 m

PEMBAHASAN :


Soal ini kita selesaikan dengan menggunakan Hukum Hooke
F = kΔx


maka pertambahan panjang total yaitu
2Δx = 2 (0,2) = 0,four Chiliad
Jawaban : E

Soal No.seven (UN 2013)

Benda m₁
= iv kg terletak di meja licin dan dihubungkan dengan benda m₂
= six kg yang tergantung pada ujung mega. Benda thou₁
mula-mula ditahan kemudian dilepaskan hingga bergerak, maka tegangan tali T adalah…

1. 96 Northward
2. 72 N
3. 40 N
4. 24 N
5. 15 Northward

PEMBAHASAN :


Untuk mengerjakan soal ini kita mengunakan Hukum Newton II
∑F = ma
w₂
= (k₁
+ thou₂)a
60 = (iv + half dozen)kg a
a = 6 grand/s²

∑F = chiliad₂a
w₂– T = m₂a
60-T = (vi kg)(six m/s²)
T = 24 N
Jawaban : D

Soal No.8 (Un 2013)

Jika massa benda 2kg dan sudut kemiringan thirty serta percepatan gravitasi (thousand=9,viii ms^-1) benda akan tetap meluncur. Nilai koefisien gesekan maksimum antara benda dengan bidang miring adalah …

1. 
2. 
3. 
4. 
5. 

PEMBAHASAN :


Untuk menyelesaikan soal ini kita akan menggunakan hukum Newton 1
∑F = 0
w sin α – f_south
= 0
westward sin α = f_s

w sin α = µ_s
w cos α


µ_s
= tan α
µ_s= tan 30^o

µ_s=

Jawaban : B

Soal No.9 (UN 2013)

Balok A bermassa 30 kg yang diam diatas lantai licin dihubungkan dengan balok B bermassa ten kg melalui sebuah katrol. Balok b mula-mula ditahan kemudian dilepaskan sehingga bergerak turun. Percepatan sistem adalah … (g=10 msⁱⁱ)

1. ii,5 ms²
2. x ms²
3. 12 msⁱⁱ
4. 15 ms²
5. 18 ms^two

PEMBAHASAN :


Untuk menyelesaikan soal ini kita pakai hukum Newton II
∑F = m.a
Westward_b
= (m₁+m_two)a
100 = (30+ten)a
a = 2,5 ms^-ii

Jawaban : A

Soal No.x (UN 2009)

Jika koefisien gesek kinetik antara balok A dan meja 0,one dan percepatan gravitasi ten ms², maka gaya yang harus diberikan pada A agar sistem bergerak ke kiri dengan percepatan 2 ms²
adalah …

1. 70 N
2. 90 North
3. 150 Due north
4. 250 North
5. 330 North

PEMBAHASAN :


Soal ini dikerjakan dengan menggunakan Hukum Newton Two
∑F = one thousand. a
(F-f_k-w_B) = (m_A
+ g_B)g
F-µ_m
N_A-w_B
= (30+twenty)(2)
F-µ_chiliad
thou_Achiliad-m_ag=100
F-(0,1)(30)(ten)=(20)(10)=100
F= 330 N
Jawaban : Due east

Soal No.xi (UN 2008)

Sebuah benda ditarik oleh gaya F₁=15 N dan F₂=twoscore N. Jika gesekan antara benda dan lantai sebsar 5N, maka…

1. Benda diam
2. Benda bergerak lurus beraturan
3. Bergesekan dengan percepatan nol
4. Bergerak dengan percepatan ii ms²
5. Bergerak dengan percepatan 5 ms²

PEMBAHASAN :


Penyelesain menggunakan Hukum Newton II. Karena gaya ke kanan lebih besar, benda bergerak ke kanan dan gaya geseknya ke kiri
∑F = ma
F_two-F₁-f_k
= ma
forty-15-5 = 4a
20 = 4a
a = 5 ms²

Jawaban : E

Soal No.12 (UN 2013)

Dua balok masing-masing bermassa 2 kg dihubungkan dengan tali dan katrol. Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik dengan gaya mendatar forty Due north, percepatan balok adalah …

1. five ms^two
2. 7,v ms^two
3. ten ms²
4. 12,v ms²
5. 15 ms²

PEMBAHASAN :


Mengerjakan soal ini ingat Hukum Newton Ii
∑F = m.a
F-w_A
= (m_A+thousand_B)a
(forty-xx)N = (2+2)kg . a
a = 5 ms²

Jawaban : A

Soal No.13 (UN 2010)

Tiga pegas identik dengan konstanta pegas masing-masing 200 Northward/m. Ketika diberi beban 100 gram dan percepatan gravitasi ten m/s^two, pertambahan panjang pegas menjadi … cm

1. 0,50
2. 0,75
3. 0,85
4. 1,00
5. 1,fifty

PEMBAHASAN :


Untuk pegas yang disusun paralel: Thou_p
= 200 N/m + 200 N/m = 400 N/m
M total merupakan Penjumlahan dari pegas yang dihubungkan secara seri




F = kΔx



Δx = 0,75×ten^-2one thousand = 0,75 cm

Jawaban : B

Soal No.fourteen (UN 2015)

Sebuah balok dengan berat W newton terletak pada saat t = 0 s, balok diam. Kemudian dari waktu t = 0 s sampai dengan t = 5 s balok didorong dengan gaya konstan F newton sejajar bidang datar sehingga balok bergerak dan baru berhenti pada t = 10 s. Jika koefisien gesek kinetik antara balok dan bidang datar adalah 0,2 maka….

1. 5F = W
2. 5F = 2W
3. 2F = Westward
4. 2F = 5W
5. F = 5W

PEMBAHASAN :


Menentukan percepatan (a) pada t = 0 south sampai t = 5 s (diberi gaya sebesar F dan mengalami gaya gesek f)
ΣF = yard.a₁

F – f = m.a_one



Menentukan percepatan (a) pada t = 5 s sampai t = 10 due south (hanya gaya gesek f yang bekerja)
ΣF = m.a₂

f = m.a₂



Karena tidak ada perubahan percepatan maka
a₁
= a₂



F = 2f
F = 2.(0,2. Westward)
F = 0,4 Westward
5F = 2W
Jawaban : B

Soal No.15 (SBMPTN 2012)

Keadaan di bawah ini yang menyebabkan besar gaya normal yang bekerja pada benda tidak sama dengan berat benda tersebut adalah….

1. Pada kondisi benda diam di dasar kolam
2. Benda diam di atas benda miring
3. Benda berada di lift yang bergerak ke atas dengan percepatan tetap
4. Benda di atas bidang datar, di tarik ke atas tali, tetapi tetap diam

PEMBAHASAN :

1. Pada kondisi benda diam di dasar kolam, berlaku:
   
   
   ΣF = 0
   N + F_A
   = westward
   North + F_A
   – w = 0
   N = westward – F_A
   
   Maka Due north ≠ w
   BENAR
2. Benda diam di atas bidang miring
   
   
   ΣF = 0
   N – w cos θ = 0
   Northward = w cos θ
   Maka Northward ≠ westward
   BENAR
3. Benda berada di lift yang bergerak ke atas dengan percepatan tetap.
   
   
   ΣF = ma
   Northward – w = ma
   N = w + ma
   Maka N ≠ w
   BENAR
4. Benda di atas bidang datar, di tarik ke atas tali, tetapi tetap diam.
   
   
   ΣF = 0
   N + T= w
   N = w – T
   Maka N ≠ w
   BENAR

Semua jawaban benar

Jawaban : East

Soal No.16 (United nations 2011)

Perbandingan massa planet A dan B adalah 2 : 3 sedangkan perbandingan jari-jari planet A dan B adalah 1 : 2. Jika berat benda di planet A adalah w, maka berat benda tersebut di planet B adalah….

1. 3/8 w
2. 3/4 w
3. ane/2 w
4. 4/3 w
5. 8/iii w

PEMBAHASAN :


Diketahui:
m_A
: one thousand_B
= two : 3
R_A
: R_B
= i : 2
due west_A
= w
Menentukan berat benda di planet B (west_B) melalui perbandingan


G dapat di coret karena merupakan tetapan, sehingga


Masukan information yang diketahui ke persamaan tersebut.


Karena berat benda (w) sebanding dengan percepatan gravitasi (k) di dalam persamaan w = m.k, maka






Jawaban : A

Soal No.17 (UN 2010)

Seorang astronot ketika berada di permukaan bumi mengalami medan gravitasi sebesar thousand maka ketika berada pada ketinggian ane,5R dari permukaan bumi akan mengalami medan gravitasi sebesar….(R : jari-jari bumi)

1. 
2. 
3. 
4. 
5. 

PEMBAHASAN :


Diketahui:
h = one,v R
Menentukan percepatan gravitasi pada ketinggian 1,5 R melalui perbandingan


Karena G tetapan dan tidak ada perbedaan massa, maka K dan chiliad dapat di coret sehingga


maka


Jawaban : C

Soal No.18 (UN 1998)

Sistem pada gambar berikut ini dalam keadaan seimbang dan benda A tepat akan bergerak. Koefisien gesek statis A dengan lantai adalah μ_s. Persamaan gaya dalam arah mendatar yang benar adalah…

1. μ_southward
   due west_A
   = T cos α
2. μ_s
   westward_A
   = T sin α
3. μ_s
   westward_A
   + west_A
   cot α = 0
4. μ_s
   w_A
   – T cos 45º = 0
5. μ_s
   (w_A
   – due west_B) = T cos α

PEMBAHASAN :


Perhatikan gambar berikut


Pada arah mendatar atau sumbu 10, berlaku:
ΣF_x
= 0
T_i
– f_s
= 0
T₁
= f_s

T₁
= μ_s
w_A

ΣF₁₀
= 0
T₁
– T sin α = 0
μ_s
w_A
– T sin α = 0
μ_s
w_A
= T sin α

Jawaban : B

Soal No.xix (SBMPTN 2011)

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah batu digantung dengan seutas tali pada langit-langit suatu ruang. Gaya oleh tali pada langit-langit T₂
merupakan reaksi bagi tegangan tali T_ane.

SEBAB

Gaya-gaya T₁
dan T₂
sama besar, tetapi berlawanan arah.

PEMBAHASAN :


Gaya tali T_ii
merupakan reaksi bagi tegangan tali T₃, bukan reaksi bagi tegangan tali T_i. T₁
merupakan reaksi bagi gaya berat westward. Pernyataan Salah

Besar gaya T₂
dan T₁
sama besar namun berlawanan arah. Alasan benar
Jawaban : D

Soal No.20 (SNMPTN 2011)

Pada benda diam, resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah nol.

SEBAB

Pada benda diam tidak ada satupun gaya yang bekerja padanya

PEMBAHASAN :


Sesuai dengan konsep hukum I Newton ΣF = 0, pada benda diam resultan gaya yang bekerja pada benda adalah nol. Pernyataan Benar

Pada benda diam ada gaya yang bekerja pada benda, gaya berat, gaya normal yang jika dijumlahkan gaya keseluruhan pada benda diam akan bernilai nol. Alasan salah
Jawaban : C

Soal No.21 (SNMPTN 2008)

ΣF = ma

w₂
sin θ_two
– w₁
sin θ_ane
= (m₁
+ one thousand_ii)a

Menentukan besar tegangan tali dengan meninjau benda 2

Soal No.23 (SPMB 2002)

Untuk menentukan perbandingan massa A dan B digunakan penurunan rumus untuk benda yang digantung dengan seutas tali melalui katrol.