Dua buah balok m1 = 4 kg dan m2 = 2 kg terletak pada bidang datar seperti gambar.
Balok m1 diberi gaya mendatar F = 60 N. Jika koefisien gesekan kinetis antara kedua balok dan lantai 0,2 maka besar gaya kontak antara m1 dan m2 adalah ….
(A) 10 N
(B) 20 N
(C) 30 N
(D) 40 N
(E) 50 N
Jawab: C
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh beberapa nilai seperti berikut.
- Massa balok satu: m1 = 4 kg
- Massa balok dua: m2 = 2 kg
- Gaya yang bekerja pada balok satu: F = 60 N
- Koefisien gesekan kinetis antara kedua balok dan lantai: μk = 0,2
Gaya F yang bekerja pada balok dengan massa m1 dan m2 akan membuat kedua balok bergerak bersama dengan kecepatan yang sama.
Tinjau m1 dan m2:
Benda tidak bergerak (diam) pada sumbu y, sehingga memenuhi persamaan ƩFy = 0. Sementara pada sumbu x, bidang bergerak sehingga memenuhi persamaan Hukum II Newton ƩFx = m×a.
Resultan gaya pada sumbu y = 0:
ƩFy = 0
N − W = 0
N = W = (m1 + m2) × g
N = (4 + 2) × 10 = 6 × 10 = 60 N
Menghitung besar gaya gesek:
fk = μk × N
fk = 0,2 × 60 = 12 N
Resultan gaya pada sumbu x:
ƩFx = m × a
F − fk = (m1 + m2) × a
60 − 12 = (4 + 2) × a
48 = 6a
a = 48/6 = 8 m/s2
Dari perhitungan dapat diketahui bahwa kedua benda bergerak dengan percepatan a = 8 m/s2. Selanjutnya tinjau benda dua untuk mengetahui gaya kontak dari dua buah balok m1 = 4 kg dan m2 = 2 kg seperti pada gambar.
Tinjau benda m2:
Pada balok dengan massa m2 terdapat gaya dorong F12 dari m1 dan gaya gesek fk2 = 0,2 N. Besar gaya kontak kedua benda sama dengan besar F12.
Resultan gaya pada sumbu y = 0:
ƩFy = 0
N2 − W2 = 0
N2 = W2 = m2 × g
N2 = 2×10 = 20 N
Menghitung besar gaya gesek pada balok dua:
fk2 = μk × N2
fk2 = 0,2×20 = 4 N
Resultan gaya pada sumbu x:
ƩFx = m×a
F12 − fk2 = m2 × a
F12 − 4 = 2×8
F12 = 16 + 4 = 20 N
Jadi, gaya kontak dari dua buah balok m1 = 4 kg dan m2 = 2 kg tersebut adalah F12 = 20 N.