Pembahasan Soal Un Fisika Ihwal Bidang Miring

Cafeberita.com — Dinami­ka Ger­ak Lurus di Bidang Mir­ing. Pem­ba­hasan soal cobaan nasion­al bidang stu­di fisi­ka wacana dinami­ka ger­ak lurus di bidang mir­ing untuk tingkat menen­gah atas. Dinami­ka ger­ak lurus meru­pakan top­ik dalam bidang stu­di fisi­ka yang mem­ba­has wacana ger­ak dan per­gant­ian ger­ak ben­da den­gan menin­jau sebab-sebab ger­ak terse­but. Salah satu subtopik yang cukup ser­ing diba­has dalam kine­mat­ka ger­ak lurus meru­pakan ger­ak ben­da di bidang mir­ing. Pada poten­si ini , edutafsi akan mem­ba­has solusi dari beber­a­pa soal wacana ger­ak lurus di bidang mir­ing yang per­nah tim­bul dalam soal cobaan nasion­al sebelum­nya.

Soal 1 : Menentukan Percepatan Benda

Sebuah ben­da bermas­sa 5 kg ditarik den­gan tali ke atas bidang mir­ing (kemiringan 37o ter­hadap hor­i­zon­tal) yang beran­gasan oleh suatu gaya sebe­sar 71 N. Jika koe­fisien gore­san antara ben­da dan bidang meru­pakan 0 ‚4 dan per­cepatan grav­i­tasi sama den­gan 10 m/s2 , maka per­cepatan yang diala­mi ben­da meru­pakan .…
A. 5 m/s2
B. 3 m/s2
C. 2 ‚5 m/s2
D. 2 m/s2
E. 0 ‚5 m/s2

Bacaan Lain­nya

Pem­ba­hasan :
Dik : m = 5 kg , θ = 37o , F = 71 N , μ = 0 ‚4 , g = 10 m/s2
Dit : a = .… ?

Untuk men­jawab soal menyeru­pai ini , ada baiknya bila digam­bar apala­gi dulu untuk menyak­sikan gaya-gaya yang melakukan peker­jaan pada ben­da. Pada soal dise­butkan bah­wa gaya ditarik ke atas bidang mir­ing , bermak­na ben­da berg­er­ak ke atas sehing­ga gaya-gaya yang melakukan peker­jaan pada ben­da sang­gup diu­raikan menyeru­pai ter­li­hat pada gam­bar di bawah ini.

Pembahasan UN Fisika wacana bidang miring

Kare­na ben­da berg­er­ak seja­jar den­gan per­mukaan bidang mir­ing (dalam hal ini per­mukaan bidang mir­ing berlaku selaku sum­bu hor­i­zon­tal atau sumbu‑x) , maka tin­jau gaya yang arah­nya seja­jar den­gan bidang mir­ing. Berdasarkan gam­bar di atas , maka gaya-gaya terse­but meru­pakan unsur gaya berat dalam arah men­datar (wx) ,  gaya gore­san (fg) , dan gaya tarik (F).

Kare­na ben­da berg­er­ak ke atas , maka gaya yang arah­nya ke atas (sear­ah den­gan arah ger­ak) bertan­da fak­tu­al sedan­gkan gaya yang berten­tan­gan den­gan arah ger­ak bertan­da negatif. Berdasarkan desain atu­ran II New­ton , maka berlaku:
⇒ ∑F = m.a
⇒ F — wx — fg = m.a
⇒ F — (mg sin θ) — (μ . N) = m.a

Kare­na N belum dike­nali , maka kita tetap­kan apala­gi dahu­lu. N melakukan peker­jaan dalam arah ver­tikal (tegak lurus ter­hadap per­mukaan bidang mir­ing). Makara , amati gam­bar dan lihat gaya-gaya yang melakukan peker­jaan dalam arah ver­tikal. Gaya-gaya terse­but meru­pakan fg dan wy. Kare­na ben­da tidak berg­er­ak dalam arah ver­tikal , maka berlaku atu­ran I New­ton :
⇒ ∑F = 0
⇒ N — wy = 0
⇒ N = wy
⇒ N = m.g cos θ

Den­gan demikian , per­samaan per­ta­ma men­ja­di :
⇒ F — (mg sin θ) — (μ . N) = m.a
⇒ F — (mg sin 37o) — (μ . m.g cos 37o) = m.a
⇒ 71 — {5(10)(3/5)} — {0 ‚4(5)(10)(4/5) = 5a
⇒ 71 — 30 — 16 = 5a
⇒ 5a = 25
⇒ a = 25/5
⇒ a = 5 m/s2

Penye­le­sa­ian ringkas :
⇒ a = ∑F/m
⇒ a = (F — wx — fg)/m
⇒ a = {F — (w sin 37o) — (μ . w cos 37o)}/m
⇒ a = {71 — {50(3/5)} — {0 ‚4(50)(4/5)}/5
⇒ a = 25/5
⇒ a = 5 m/s2

Jadi , per­cepatan ben­da terse­but meru­pakan 5 m/s2.

Jawa­ban : A

Soal 2 : Menentukan Perbandingan Energi Potenisal dan Energi Kinetik

Sebuah balok bermas­sa m kg dilepaskan dari pun­cak bidang mir­ing yang licin menyeru­pai ter­li­hat pada gam­bar di bawah ini.

Pembahasan UNBK wacana kekekalan energi mekanin di bidang miring

Per­bandin­gan ener­gi berpelu­ang dan ener­gi kinetik balok dikala bera­da di titik M meru­pakan .…
A. Ep : Ek = 1 : 3
B. Ep : Ek = 1 : 2
C. Ep : Ek = 2 : 1
D. Ep : Ek = 2 : 3
E. Ep : Ek = 3 : 2

Pem­ba­hasan :
Ener­gi berpelu­ang di titik per­mu­laan :
⇒ Ep = m.g.h

Ener­gi kinetik di titik per­mu­laan :
⇒ Ek = 0

Ener­gi mekanik di titik per­mu­laan :
⇒ Em = Ep + Ek
⇒ Em = mgh + 0
⇒ Em = mgh

Ener­gi berpelu­ang di titik M :
⇒ Epm = m.g. (1/3h)
⇒ Epm = 1/3 mgh

Berdasarkan desain atu­ran kekekalan ener­gi mekanik , ener­gi mekanik ben­da di titik M sama den­gan ener­gi mekanik ben­da di titik awal. Den­gan demikian ener­gi kinetik ben­da di titik M adalah:
⇒ Ekm = Em — Epm
⇒ Ekm = mgh — 1/3 mgh
⇒ Ekm = 2/3 mgh

Per­bandin­gan antara ener­gi berpelu­ang dan ener­gi kinetik di titik M adalah:
⇒ Epm/Ekm = (1/3 mgh)/(2/3 mgh)
⇒ Epm/Ekm = 1/3 . 3/2
⇒ Epm/Ekm = 3/6 = 1/2
⇒ Epm : Ekm = 1 : 2

Jadi , per­bandin­gan ener­gi berpelu­ang dan ener­gi kinetik di titik M meru­pakan 1 : 2.

Jawa­ban : B

Soal 3 : Menentukan Gaya Normal pada Bidang Miring

Sebuah balok bermas­sa 10 kg melun­cur menu­runi suatu bidang mir­ing licin den­gan kemiringan 30o ter­hadap tanah. Jika per­cepatan grav­i­tasi di kawasan itu meru­pakan 10 m/s2 , maka gaya wajar balok pada bidang mir­ing terse­but adalah  .…
A. 100 N
B. 50√3 N
C. 80 N
D. 60 N
E. 50 N

Pem­ba­hasan :
Dik : m = 10 kg , g = 10 m/s2 , θ = 30o
Dit : N = .… ?

Jika digam­barkan , maka gaya-gaya yang melakukan peker­jaan pada ben­da sang­gup dil­i­hat pada gam­bar di bawah ini.

Pembahasan soal cobaan nasional bidang miring

Kare­na yang ditanya meru­pakan gaya wajar (N) dan gaya terse­but melakukan peker­jaan dalam arah ver­tikal atau sumbu‑y , maka cukup tin­jau gaya yang melakukan peker­jaan dalam arah terse­but. Kare­na ben­da tidak berg­er­ak dalam arah ver­tikal , maka berlaku atu­ran I New­ton:
⇒ ∑F = 0
⇒ N — wy = 0
⇒ N = wy
⇒ N = m.g cos θ
⇒ N = 10 (10) cos 30o
⇒ N = 100 (1/2√3)
⇒ N = 50√3 N

Jadi , gaya wajar balok pada bidang mir­ing terse­but meru­pakan 50√3 N.

Jawa­ban : B

Soal 4 : Menentukan Besar Gaya Tarik

Sebuah balok bermas­sa 20 kg ditaruh di atas bidang mir­ing beran­gasan dan ditarik den­gan gaya sebe­sar F menu­ju ke atas. Kemiringan bidang meru­pakan 53o ter­hadap hor­i­zon­tal. Jika per­cepatan yang diala­mi balok meru­pakan 3 m/s2 , dan koe­fisien gore­san kinetis sama den­gan 1/3 , maka besar gaya F terse­but meru­pakan .…
A. 260 N
B. 220 N
C. 160 N
D. 80 N
E. 60 N

Pem­ba­hasan :
Dik : m = 20 kg , a = 3 m/s2 , μ = 1/3 , θ = 53o
Dit : F = .… ?

Soal ini menyeru­pai den­gan soal nomor 1 cuma saja yang ditanya berbe­da. Untuk men­gakhiri soal ini sang­gup kita gam­bar ilus­trasi untuk menyak­sikan gaya-gaya yang melakukan peker­jaan pada ben­da. Kare­na berg­er­ak di bidang mir­ing , maka per­mukaan bidang mir­ing bertin­dak selaku sum­bu hor­i­zon­tal atau sum­bu x.

Pembahasan soal UN Fisika dinamika gerak lurus

Tin­jau gaya dalam arah ver­tikal :
⇒ ∑F = 0
⇒ N — wy = 0
⇒ N = wy
⇒ N = m.g cos θ

Tin­jau gaya dalam arah hor­i­zon­tal :
⇒ ∑F = m.a
⇒ F — wx — fg = m.a
⇒ F — (mg sin θ) — (μ . N) = m.a
⇒ F — (mg sin 53o) — (μ . m.g cos 53o) = m.a
⇒ F — {20(10)(4/5)} — {1/3(20)(10)(3/5)} = 20.(3)
⇒ F — 160 — 40 = 60
⇒ F — 200 = 60
⇒ F = 60 + 200
⇒ F = 260 N

Penye­le­sa­ian ringkas :
⇒ F = ma + wx + fg
⇒ F = 20(3) + w sin 53o + μ w cos 53o
⇒ F = 60 + 200(4/5) + 1/3(200)(3/5)
⇒ F = 60 + 160 + 40
⇒ F = 260 N

Jadi , gaya F yang melakukan peker­jaan menawan ben­da ke atas meru­pakan 260 N.

Jawa­ban : A

Soal 5 : Menentukan Percepatan Balok di Bidang Miring

Sebuah balok bermas­sa 5 kg dilepas pada bidang mir­ing licin menyeru­pai pada gam­bar di bawah ini.

Pembahasan soal cobaan nasional wacana bidang miring

Jika per­cepatan grav­i­tasi di kawasan terse­but meru­pakan 10 m/s2 , maka per­cepatan yang diala­mi balok meru­pakan .…
A. 4 ‚5 m/s2
B. 6 ‚0 m/s2
C. 7 ‚5 m/s2
D. 8 ‚0 m/s2
E. 9 ‚0 m/s2

Pem­ba­hasan :
Dik : m = 5 kg , θ = 37o , g = 10 m/s2
Dit : a = .… ?

Jika digam­barkan gaya-gaya yang melakukan peker­jaan pada ben­da , maka lebih kurang akan ter­li­hat menyeru­pai gam­bar di bawah ini.

Pembahasan UN wacana bidang miring

Kare­na ben­da berg­er­ak pada bidang mir­ing , maka kita pan­dang bidang mir­ing selaku sum­bu hor­i­zon­tal atau sum­bu x. Pada ben­da cuma melakukan peker­jaan gaya berat dan gaya yang berg­er­ak dalam arah hor­i­zon­tal meru­pakan unsur gaya dalam sum­bu x (wx). Berdasarkan desain atu­ran II New­ton , maka berlaku:
⇒ ∑F = m.a
⇒ wx = m.a
⇒ mg sin θ = m.a
⇒ 5(10) sin 37o = 5 a
⇒ 50(3/5) = 5a
⇒ 30 = 5a
⇒ a = 30/5
⇒ a = 6 m/s2

Penye­le­sa­ian ringkas :
⇒ a = ∑F/m
⇒ a = mg sin θ/m
⇒ a = g sin 37o
⇒ a = 10(3/5)
⇒ a = 6 m/s2

Jadi , per­cepatan yang diala­mi oleh ben­da terse­but meru­pakan 6 m/s2.

Jawa­ban : B

Demikian­lah pem­ba­hasan beber­a­pa soal cobaan nasion­al (UN) bidang stu­di fisi­ka wacana dinami­ka ger­ak lurus di bidang mir­ing. Jika pem­ba­hasan ini berhar­ga , ban­tu kami mem­bagikan­nya ter­hadap teman-teman anda lewat tombol share di bawah ini. Ter­i­makasih.

Share ke Face­book »Share ke Twit­ter »
Cafeberita.com meru­pakan blog wacana materi bela­jar. Gunakan Kolom Search atau pen­car­i­an untuk men­da­p­atkan materi bergu­ru yang ingin dipela­jari.

Pos terkait