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: μ_k = 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 ƩF_y = 0. Sementara pada sumbu x, bidang bergerak sehingga memenuhi persamaan Hukum II Newton ƩF_x = m×a.

Resultan gaya pada sumbu y = 0:

ƩF_y = N − W = 0

N = W = (m₁ + m₂) × g

N = (4 + 2) × 10 = 6 × 10 = 60 N

Menghitung besar gaya gesek:

f_k = μ_k × N

f_k = 0,2 × 60 = 12 N

Resultan gaya pada sumbu x:

ƩF_x = m × a

F − f_k = (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 f_k2 = 0,2 N. Besar gaya kontak kedua benda sama dengan besar F₁₂.

Resultan gaya pada sumbu y = 0:

ƩF_y = N₂ − W₂ = 0

N₂ = W₂ = m₂ × g

N₂ = 2×10 = 20 N

Menghitung besar gaya gesek pada balok dua:

f_k2 = μ_k × N₂

f_k2 = 0,2×20 = 4 N

Resultan gaya pada sumbu x:

ƩF_y = F₁₂ − f_k2 = 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.

Soal serupa

Soal 1

Sebuah balok ditarik bermassa 8 kg di atas bidang datar yang kasar (μ_k = 0,2) dengan gaya 50 N seperti pada gambar di bawah ini!

Percepatan yang dialami balok adalah …. (sin 37^o = 0,6 dan cos 37^o = 0,8)
A. 1,85 ms^‒2

B. 3,00 ms^‒2

C. 3,75 ms^‒2

D. 5,25 ms^‒2

E. 7,50 ms^‒2

Lihat pembahasan…

Soal 2

Sebuah balok bermassa 2 kg yang terletak pada bidang datar licin ditarik dengan gaya F₁ dan F₂ seperti gambar berikut.

Besar percepatan dan arah yang berkerja pada benda adalah …. (sin 37⁰ = 0,6 dan cos 37⁰ = 0,8)
A. 1,25 m/s² ke kiri
B. 1,25 m/s² ke kanan
C. 0,8 m/s² ke kiri
D. 0,8 m/s² ke kanan
E. 0,5 m/s² ke kiri

Lihat pembahasan…

Soal 3

Sebuah balok bermassa 3 kg diberi gaya F dan bergerak dengan percepatan 2 m/s² seperti gambar berikut.

Balok tersebut kemudian ditumpuk dengan balok lain bermassa 2 kg. Percepatan sistem balok dengan F yang sama menjadi ….

A. 1,0 m/s²

B. 1,2 m/s²

C. 1,5 m/s²

D. 2,0 m/s²

Lihat pembahasan…