Dinamika Gerak Partikel Fase F

1. Sebuah benda dengan massa 𝑚 bergerak di atas permukaan datar tanpa gesekan dengan kecepatan konstan 𝑣. Tiba-tiba, sebuah gaya 𝐹 sebesar 10 N diberikan pada benda tersebut searah dengan arah geraknya. Bagaimana perubahan gerak benda setelah gaya tersebut diberikan?

• A. Benda akan berhenti bergerak karena gaya yang diberikan menghambat gerakan.

• B. Benda akan bergerak dengan percepatan tetap sebesar 10/𝑚 m/s² searah dengan gaya yang diberikan.

• C. Benda akan terus bergerak dengan kecepatan konstan 𝑣 karena tidak ada perubahan gaya neto.

• D. Benda akan bergerak dengan kecepatan yang bertambah secara linier seiring waktu karena adanya percepatan.

• E. Benda akan bergerak melambat karena gaya yang diberikan tidak cukup kuat.

2. Seorang pelajar melakukan percobaan di laboratorium fisika. Dia menggunakan sebuah troli dengan massa 𝑚 di atas permukaan datar yang licin. Troli tersebut didorong oleh sebuah gaya 𝐹 yang konstan sehingga troli bergerak dengan percepatan 𝑎. Dalam percobaan tersebut, pelajar tersebut mengamati bahwa saat gaya yang diterapkan digandakan, percepatan troli juga ikut bertambah. Berdasarkan situasi di atas, tentukan hubungan antara gaya 𝐹 yang diberikan dan percepatan 𝑎 dari troli tersebut. Bagaimana hubungan antara gaya F dan percepatan a?

• A. Percepatan 𝑎 sebanding terbalik dengan gaya 𝐹

• B. Percepatan 𝑎 tidak bergantung pada gaya 𝐹

• C. Percepatan 𝑎 sebanding lurus dengan gaya 𝐹

• D. Percepatan 𝑎 sebanding terbalik dengan massa 𝑚 dari troli

• E. Percepatan 𝑎 sebanding lurus dengan kuadrat gaya 𝐹

3. Di sebuah taman bermain, ada permainan berupa papan seluncur. Seorang anak dengan massa 30 kg meluncur dari ketinggian 5 meter di papan seluncur yang licin tanpa gesekan. Anggap bahwa percepatan gravitasi adalah 9.8 m/s². Evaluasi apakah Hukum Pertama Newton berlaku saat anak tersebut berada di puncak papan seluncur dan saat anak meluncur turun. Bagaimana hubungan Hukum I Newton dengan peristiwa tersebut?

• A. Hukum Pertama Newton tidak berlaku saat anak berada di puncak papan seluncur karena ada gaya gravitasi.

• B. Hukum Pertama Newton berlaku baik saat anak berada di puncak maupun saat meluncur turun karena tidak ada gaya yang bekerja pada anak.

• C. Hukum Pertama Newton berlaku saat anak meluncur turun karena gaya-gaya yang bekerja pada anak seimbang.

• D. Hukum Pertama Newton berlaku saat anak berada di puncak papan seluncur karena tidak ada gerakan.

• E. Hukum Pertama Newton berlaku saat anak meluncur turun karena anak bergerak dengan percepatan konstan.

4. Anda diminta untuk merancang sebuah percobaan yang dapat membuktikan Hukum III Newton tentang aksi-reaksi menggunakan dua mobil mainan yang dapat bergerak di atas meja datar. Mobil-mobil tersebut dihubungkan dengan pegas yang dapat memanjang dan memendek. Desainlah percobaan untuk menunjukkan bahwa ketika salah satu mobil ditarik dengan gaya 𝐹, mobil tersebut memberikan gaya reaksi –𝐹 kepada pegas. Bagaimana rancangan percobaan yang paling tepat?

• A. Menggunakan satu mobil saja dan menariknya dengan pegas untuk mengukur gaya tarik

• B. Menggunakan dua mobil, menarik satu mobil dan mengamati bahwa kedua mobil bergerak dengan percepatan yang sama

• C. Menggunakan dua mobil, menarik satu mobil dan mencatat gaya yang terjadi pada kedua mobil serta pegas

• D. Menggunakan satu mobil dan menambahkan beban untuk melihat pengaruh gaya pada percepatan mobil

• E. Menggunakan dua mobil dan mengamati gaya gesekan antara mobil dan permukaan meja.

Soal ini untuk menjawab soal nomor 5-9!

5. Seorang siswa melakukan percobaan dengan sebuah balok kayu berbobot 10 kg yang terletak di atas meja datar. Balok tersebut ditarik dengan gaya horizontal F yang besarnya bervariasi untuk mengatasi gaya gesek statis maksimum dan menggerakkan balok tersebut. Berikut adalah informasi yang tersedia:

·         Koefisien gesek statis maksimum antara balok dan meja adalah 0,4.

·         Koefisien gesek kinetis antara balok dan meja adalah 0,3.

·         Gaya gravitasi ggg adalah 10 m/s².

Dalam percobaan ini, gaya F yang diaplikasikan mulai dari nol dan bertambah secara perlahan hingga balok mulai bergerak. Kemudian, gaya F terus bertambah hingga blok bergerak dengan kecepatan konstan.

Pertanyaannya adalah bagaimana gaya gesek maksimum yang bekerja pada balok saat gaya 𝐹 belum cukup besar untuk menggerakkan balok (dalam keadaan statis)?

• A. 40 N

• B. 30 N

• C. 20 N

• D. 10 N

• E. 5 N

6. Setelah balok mulai bergerak, jika gaya 𝐹 terus bertambah hingga balok bergerak dengan kecepatan konstan, berapakah gaya gesek kinetis yang bekerja pada balok?

• A. 40 N

• B. 30 N

• C. 20 N

• D. 10 N

• E. 5 N

7. Jika gaya 𝐹 saat blok mulai bergerak adalah 50 N, berapakah gaya normal yang bekerja pada balok?

• A. 100 N

• B. 50 N

• C. 40 N

• D. 30 N

• E. 10 N

8. Jika gaya 𝐹 sebesar 50 N digunakan untuk menjaga balok bergerak dengan kecepatan konstan, berapakah gaya gesek kinetis yang bekerja pada balok?

• A. 50 N

• B. 40 N

• C. 30 N

• D. 20 N

• E. 10 N

9. Bagaimana hubungan antara gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis dalam konteks hukum Newton pada kasus ini?

• A. Gaya gesek statis lebih kecil dari gaya gesek kinetis

• B. Gaya gesek statis lebih besar dari gaya gesek kinetis

• C. Gaya gesek statis sama dengan gaya gesek kinetis

• D. Gaya gesek kinetis lebih besar dari gaya gesek statis pada kondisi statis

• E. Gaya gesek statis dan kinetis tidak memiliki hubungan yang jelas

Soal ini untuk menjawab soal nomor 10-12!

10. Seorang siswa melakukan percobaan dengan dua balok kayu A dan B yang masing-masing memiliki massa 5 kg dan 3 kg. Kedua balok tersebut dihubungkan dengan tali ringan yang melalui katrol tanpa gesekan. Balok A diletakkan di atas meja datar, sedangkan balok B digantung di tepi meja dan dibiarkan menggantung bebas. Koefisien gesek kinetis antara balok A dan meja adalah 0,2. Gaya gravitasi 𝑔 adalah 10 m/s². Siswa tersebut menarik balok A dengan gaya 𝐹 mendatar sebesar 40 N, sehingga balok A bergerak dengan percepatan konstan. Tali dianggap tidak meregang, dan massa tali serta katrol diabaikan.

Berapakah gaya gesek kinetis yang bekerja pada balok A saat bergerak di atas meja?

• A. 10 N

• B. 20 N

• C. 30 N

• D. 40 N

• E. 50 N