Contoh Soal Dinamika Partikel Menyeleksi Perpindahan Benda

Cafeberita.com – Sebuah balok yang massanya 4 kg bergerak di atas suatu lantai datar yang garang dengan kecepatan permulaan 5 m/s. Koefisien ukiran kinetik antara permukaan lantai dan balok yakni 0 ,5. Jika percepatan gravitasi 10 m/s² , maka besar perpindahan balok sampai kecepatannya menjadi nol dan balok berhenti yakni …..
A. s = 5 ,00 m
B. s = 4 ,25 m
C. s = 3 ,00 m
D. s = 2 ,50 m
E. s = 2 ,25 m

Pembahasan :
Dik : m = 4 kg , vo = 5 m/s , vt = 0 , μk = 0 ,5 , g = 10 m/s²
Dit : s = …. ?

Untuk menyelesaikan soal ini , Sobat Tafsi sanggup menggunakan desain dinamika partkikel , aturan Newton , gaya ukiran , glbb , kerja keras dan energi.

Cara Pertama:
Metode pertama yang mau kita gunakan yakni dengan mempergunakan desain aturan Newton , gaya ukiran , dan glbb.

Hukum Newton yang mau digunakan dalam pembahasan ini yakni aturan I Newton dan aturan II Newton.

Hukum I Newton disebut juga aturan kelembaman. Pada aturan ini , resultan gaya yang melakukan pekerjaan pada benda sama dengan nol.

∑F = 0

Hukum I Newton berlaku untuk benda yang membisu dan benda yang bergerak lurus beraturan (glb).

Hukum II Newton menyatakan bahwa resultan gaya yang melakukan pekerjaan pada suatu benda yang bergerak sama dengan hasil kali massa benda dengan percepatannya.

∑F = m . a

Keterangan :
F = gaya-gaya yang melakukan pekerjaan pada benda (N)
m = massa benda (kg)
a = percepatan benda.

Hukum II Newton berlaku untuk benda yang bergerak dan mengalami percepatan.

Pada balok melakukan pekerjaan suatu gaya yang menghalangi gerak balok sehingga kecepatannya berkurang. Gaya itu yakni gaya gesekan.

Gaya ukiran berbanding lurus dengan hasil kali koefisien ukiran kinetis dengan gaya normal.

fk = μk . N

Keterangan :
fk = gaya ukiran kinetis
μk = koefisien ukiran kinetis
N = gaya normal.

Konsep selanjutnya yakni desain gerak lurus berubah beraturan. Untuk menyelesaikan soal ini , rumus yang mau kita gunakan adalah:

vt2 = vo2 + 2as

Keterangan :
vt = kecepatan simpulan benda (m/s)
vo = kecepatan permulaan benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s²)
s = perpindahan benda (m).

Nah menurut keempat desain di atas , maka kita sanggup menyeleksi besar perpindahan balok. Berikut ilustrasi pergerakan balok.

Dari gambar di atas , sanggup Sobat Tafsi lihat gaya apa yang melakukan pekerjaan pada benda. Dalam arah vertikl ada gaya berat yang arahnya ke bawah dan gaya wajar yang arahnya ke atas.

Sedangkan dalam arah horizontal , ada gaya ukiran yang arahnya ke kiri melawan arah gerak balok yang berpindah ke kanan.

Pada arah vertikal berlaku aturan I Newton:
⇒ ∑F = 0
⇒ N – W = 0
⇒ N = W
⇒ N = m.g
⇒ N = 4 (10)
⇒ N = 40 N

Pada arah horizontal berlaku aturan II Newton:
⇒ ∑F = m.a
⇒ fk = m.a
⇒ μk.N = m.a
⇒ 0 ,5 (40) = 4a
⇒ 20 = 4a
⇒ a = 20/4
⇒ a = 5 m/s²

Selanjutnya , dengan menggunakan desain glbb , kita sanggup menjumlah perpindahannya:
⇒ vt² = vo² + 2as

Karena balok mengalami perlambatan , maka a negatif sehingga persamaannya menjadi:
⇒ vt² = vo² – 2as
⇒ 0 = 5² – 2(5)s
⇒ 0 = 25 – 10s
⇒ 10s = 25
⇒ s = 25/10
⇒ s = 2 ,5 m

Jadi , perpindahan balok yakni 2 ,5 meter.

Cara Kedua:
Metode kedua lebih cepat yakni dengan mempergunakan desain kerja keras dan energi terutama hubungan kerja keras dengan energi kinetik.

Usaha yakni besarnya energi yang dipindahkan oleh gaya ke benda sehingga benda berpindah sejauh s meter dari posisi awalnya.

W = F . s

Keterangan :
W = besar kerja keras yang dilaksanakan (J)
F = gaya yang melakukan pekerjaan pada benda (N)
s = perpindahan benda (m).

Jika gaya yang melakukan pekerjaan pada benda memunculkan energi kinetik benda berubah , maka kerja keras oleh gaya sama dengan pergeseran energi kinetik benda.

W = ΔEk

Keterangan :
W = kerja keras yang dilaksanakan gaya (J)
Ek = energi kinetik benda (J).

Selama proses pergerakan balok sampai kecepatannya menjadi nol , balok mengalami pergeseran energi kinetik jawaban gaya gesekan.

Dalam hal ini , gaya ukiran melakukan kerja keras negatif (melawan arah gerak) yang nilainya sama dengan pergeseran energi kinetik balok.

Berdasarkan desain kerja keras , kita peroleh:
⇒ W = ΔEk
⇒ W = Ekt – Eko
⇒ W = ½ m.vt² – ½ m.vo²

Karena kecepatan simpulan (vt = 0) , maka persamaanya menjadi:
⇒ W = – ½ m.vo²

Tanda negatif berbincang bahwa kerja keras yang dilaksanakan oleh gaya ukiran yakni kerja keras negatif alasannya arahnya melawan arah gerak.

Nah , selanjutnya kita gunakan desain dasar kerja keras , yakni kerja keras sama dengan besar gaya yang melakukan pekerjaan dikali dengan perpindahan benda.

Karena gaya yang melakukan pekerjaan pada benda yakni gaya ukiran , maka persamaan di atas menjadi:
⇒ fk . s = -½ m.vo² 
⇒ μk.N . s = -½ m.vo²  
⇒ 0 ,5 (40) s = -½ (4).(5)²  
⇒ 20s = -50
⇒ s = -50/20
⇒ s = -2 ,5 m

Jadi , balok berpindah sejauh 2 ,5 meter. Tanda negatif berbincang bahwa perpindahan benda bertentangan arah dengan gaya gesekannya.

Demikian pembahasan referensi soal wacana dinamika partikel , menyeleksi besar perpindahan benda yang sanggup edutafsi bagikan.

Jika pembahasan singkat ini berharga , bantu kami membagikannya terhadap teman-teman kalian melali tombol share yang tersedia. Terimakasih.