CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN GAYA & HUKUM NEWTON

Posted by on 2017-01-06 - 10:05 AM

Teknokiper.com - Pembahasan contoh soal fisika tentang gaya dan hukum Newton untuk tingkat sekolah menengah pertama. Contoh soal ini disusun dalam bentuk pilihan berganda dilengkapi dengan pembahasan dan dirancang sedemikian meliputi beberapa subtopik dalam kajin tentang gaya seperti pengertian gaya, resultan gaya, gaya gesekan, gaya gesekan yang menguntungkan, manfaat gaya gesekan, perbedaan massa dan berat, percepatan gravitasi, dan hukum Newton tentang gerak.

Contoh 1 : Pengertian Gaya

Perhatikan beberapa pernyataan berikut:
1). Dapat merubah kecepatan benda
2). Dapat berupa dorongan atau tarikan
3). Dapat merubah massa benda
4). Dapat merubah bentuk benda
Dari keempat pernyataan tersebut, pernyataan yang benar mengenai gaya dalam fisika adalah ....
A. 1, 2, dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 2, 3, dan 4
D. 3 dan 4

Pembahasan :
Berdasarkan definisinya, gaya adalah tarikan atau dorongan yang bekerja pada suatu benda. Gaya yang bekerja pada suatu benda dapat menyebabkan:
1. Benda diam menjadi bergerak
2. Benda bergerak menjadi diam
3. Perubahan bentuk dan ukuran benda
4. Perubahan arah gerak benda.

Dengan demikian, pernyataan yang benar mengenai gaya adalah pernyataan 1, 2, dan 4. Pernyataan 3 salah karena gaya tidak merubah massa suatu benda. Massa benda bersifat tetap.
Jawaban : B

Contoh 2 : Menentukan Resultan Terbesar
Tiga buah gaya bekerja pada sebuah benda. Jika F1 = 40 N, F2 = 50 N, dan F3 = 60 N, maka dari keempat sistem di bawah ini, sistem kerja yang memiliki resultan gaya paling besar adalah ....

Contoh soal Resultan gaya, gaya gesekan dan hukum Newton

Pembahasan :
Opsi A :
⇒ ∑F = √(F3 - F1)2 + F22
⇒ ∑F = √(60 - 40)2 + 502
⇒ ∑F = √400 + 2500
⇒ ∑F = √2900
⇒ ∑F = 53,8 N

Opsi B :
⇒ ∑F = F2 + F3 - F1
⇒ ∑F = 50 + 60 - 40
⇒ ∑F = 70 N

Opsi C :
⇒ ∑F = F1 + F2 - F3
⇒ ∑F = 40 + 50 - 60
⇒ ∑F = 30 N

Opsi D :
⇒ ∑F = F1 + F3 - F2
⇒ ∑F = 40 + 60 - 50
⇒ ∑F = 50 N

Jadi, resultan gaya yang terbesar adalah sistem pada opsi B yaitu 70 N.
Jawaban : B

Contoh 3 : Resultan dan Arah Gaya

Leon dan Devan menarik sebuah meja dalam arah yang berlawanan. Leon menarik meja ke kanan dengan gaya 40 N sedangkan Devan menarik meja ke kiri dengan gaya 45 N. Arah dan resultan gaya pada kasus tersebut adalah ....
A. 85 N ke kanan
B. 5 N ke kanan
C. 85 N ke kiri
D. 5 N ke kiri

Pembahasan :
Karena Leon dan Devan menarik meja dengan gaya yang arahnya berlawanan, maka resultan gayanya merupakan selisih antara kedua gaya tersebut dan arahnya menuju gaya yang lebih besar.

Resultan gaya:
⇒ ∑F = F Devan - F Leon
⇒ ∑F = 45 - 40
⇒ ∑F = 5 N

Jadi, resultan gayanya adalah 5 N dan arahnya ke kiri menuju Devan.
Jawaban : D

Contoh 4 : Percepatan Gravitasi
Percepatan gravitasi di planet X adalah 4 m/s2. Jika dibandingkan dengan massa dan beratnya di bumi, maka seorang astronot yang berada di planet X akan memiliki ....
A. Massa dan berat lebih kecil
B. Massa lebih kecil tetapi berat lebih besar
C. Massa sama dan berat lebih kecil
D. Massa sama dan berat lebih besar

Pembahasan :
Percepatan gravitasi di bumi adalah 9,8 m/s2. Oleh karena itu percepatan gravitasi planet X lebih kecil dibanding percepatan gravitasi di bumi. Sesuai dengan rumus, berat adalah hasil kali massa dengan gravitasi.
⇒ W = m.g

Keterangan :
W = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi planet (m/s2)

Dari rumus dapat kita lihat bahwa berat benda berbanding lurus dengan massa dan gravitasi. Itu artinya, semakin besar percepatan gravitasinya, maka akan semakin besar pula berat bendanya.

Karena massa benda selalu sama (tetap) di manapun berada, maka berat benda hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Itu artinya, massa astronot di planet X sama dengan massa astronot saat berada di bumi.

Akan tetapi, karena percepatan gravitasi di planet X lebih kecil daripada percepatan gravitasi di bumi, maka berat astronot di planet X akan lebih kecil dibanding berat astronot ssat berada di bumi.
Jawaban : C

Contoh 5 : Gaya-gaya Seimbang

Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut ini:
1). Benda tersebut pasti diam
2). Resultan gaya pada benda sama dengan nol
3). Benda mengalami percepatan konstan
4). Benda mungkin bergerak dengan kecepatan tetap
Jika sebuah benda mengalami gaya-gaya seimbang, maka pernyataan yang benar adalah ....
A. 1 , 2, dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4

Pembahasan :
Gaya-gaya seimbang adalah gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda yang memiliki besar sama namun arahnya berlawanan. Karena besarnya sama dan arahnya berlawanan, maka gaya-gaya tersebut menjadi seimbang.

Jika sebuah benda mengalami gaya-gaya yang seimbang, maka berlaku hukum I Newton. Itu artinya, resultan gaya yang bekerja pada benda harus sama dengan nol.
⇒ ∑F = 0

Ketika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam sedangkan benda yang bergerak akan bergerak dengan kecepatan tetap. Dengan demikian, benda mungkin saja diam atau begerak dengan kecepatan tetap.

Jadi, pernyatan yang benar adalah pernyataan 2 dan 4. Pernyataan 1 salah karena benda belum tentu diam. Benda bisa saja sedang bergerak dengan kecepatan tetap.
Jawaban : D

Contoh 6 : Perbedaan Massa dan Berat
Perhatikan pernyataan berikut:
1). Besarnya tetap
2). Besarnya tidak tetap
3). Dipengaruhi gravitasi
4). Tidak dipengaruhi gravitasi
Pernyataan yang benar tentang massa yang membedakannya dengan berat adalah ....
A. 1, 2, dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 2 dan 3
D. 1 dan 4

Pembahasan :
Massa adalah ukuran banyaknya materi yang dikandung oleh suatu benda. Besar massa tetap dan tidak dipengaruhi oleh gravitasi. Sebaliknya, berat besarnya tidak tetap dan dipengaruhi oleh gravitasi.

Jadi, pernyataan yang benar tentang massa dan yang membedakan massa dengan berat adalah besar massa tetap dan tidak dipengaruhi oleh gravitasi.
Jawaban : D

Contoh 7 : Gaya Gesekan yang Menguntungkan

Dari empat contoh berikut ini, yang merupakan contoh gaya gesekan yang menguntungkan adalah ....
A. Gaya gesekan antara kaki dan permukaan jalan
B. Gaya gesekan antara mesin dan kopling
C. Gaya gesekan besar air laut pada kapal
D. Gaya gesekan rel baja dengan roda kereta

Pembahasan :
Berikut beberapa contoh gaya gesekan yang menguntungkan:
1. Gesekan antara telapak kaki dan lantai
2. Gesekan udara memperlambat kelajuan jatuh terjun payung
3. Gesekan antara permukaan jalan dan ban mobil bergerigi
4. Gesekan sepatu rem pada piringan rem sepeda motor

Jadi, yang termasuk gaya gesekan yang menguntungkan adalah gaya gesekan antara kaki dan permukaan jalan. Gaya gesekan tersebut memungkinkan manusia untuk berjalan tanpa harus tergelincir.
Jawaban : A

Contoh 8 : Menentukan Percepatan Benda
Sebuah benda dikenai dua gaya yang arahnya berlawanan. Gaya pertama 30 N ke kanan dan gaya kedua 10 N ke kiri. Jika massa benda tersebut adalah 10 kg, maka percepatan yang dialami oleh benda adalah ...
A. 4 m/s2
B. 3 m/s2
C. 2 m/s2
D. 1 m/s2

Pembahasan :
Berdasarkan hukum II Newton, hubungan antara resultan gaya, massa, dan percepatan adalah sebagai berikut:
∑F = m . a

Percepatan yang dialami benda:
⇒ ∑F = m . a
⇒ 30 - 10 = 10 . a
⇒ 20 = 10 a
⇒ a = 20/10
⇒ a = 2 m/s2
Jawaban : C

Contoh 9 : Hukum III Newton : Aksi-Reaksi

Berikut beberapa peristiwa sehari-sehari:
1). Tangan terasa sakit saat memukul dinding
2). Bagian ujung kaki terasa sakit saat menendang bola
3). Buah yang jatuh dari pohon begerak jatuh bebas
4). Senapan terdorong ke belakang saat menembakkan peluru
Peristiwa yang merupakan contoh dari hukum III Newton adalah ....
A. 1 , 2, dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 2, 3, dan 4
D. 3 dan 4

Pembahasan :
Hukum III Newton sering juga disebut sebagai hukum aksi-reaksi. Hukum ini menyatakan bahwa ketika sebuah benda memberikan sebuah gaya sebesar F kepada benda lain, maka benda lain itu akan memberikan gaya aksi yang sama besar namun dengan arah yang berlawanan.
F aksi = - F reaksi

Gaya aksi reaksi ini dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari, seperti:
1. Tangan terasa sakit saat memukul dinding
2. Bagian ujung kaki terasa sakit saat menendang bola
3. Senapan terdorong ke belakang saat menembakkan peluru.

Jadi, peristiwa yang menunjukkan hukum III Newton adalah peristiwa 1, 2, dan 4.
Jawaban : B

Contoh 10 : Hukum II Newton
Sebuah benda bermassa 10 kg mengalami percepatan sebesar 4 m/s2. Resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah ....
A. 400 N
B. 392 N
C. 40 N
D. 39 N

Pembahasan :
Berdasarkan hukum II Newton, ketika sebuah benda bermassa m mengalami percepatan sebesar a, maka resultan gaya yang bekerja pada benda akan sama dengan hasil kali massa dan percepatan tersebut.
∑F = m . a

Keterangan :
∑F = resultan gaya (N)
m = massa benda (kg)
a = percepatan benda (m/s2)

Resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut:
⇒ ∑F = m . a
⇒ ∑F = 10 . 4
⇒ ∑F = 40 N
Jawaban : C

Seluruh konten yang diterbitkan di teknokiper.com disusun oleh teknokiper dan dilindungi undang-undang hak cipta. Dilarang menerbitkan ulang konten dalam bentuk apapun dan dengan cara apapun.

Related Post:

Advertisements

0 comments :

Post a Comment