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

Jawab: C

Dari soal dapat diketahui bahwa massa benda adalah m = 8 kg dan gaya yang menarik benda adalah F = 50 N. Benda berada pada bidang datar dengan koefisien gesek kinetis μ_k = 0,2 yang dapat mengasilkan gaya gesek (f_k). Gaya F menarik benda dengan membentuk sudut α = 37^o terhadap bidang datar.

Untuk mengetahui percepatan yang dialami balok perlu untuk mengetahui resultan gaya yang bekerja pada benda. Resultan gaya pada bedan yang ditarik secara horizontal (mendatar) sama dengan jumlah gaya searah atau selisih gaya yang berlawanan arah.

Gambaran gaya-gaya yang bekerja pada benda seperti yang ditunjukkan seperti berikut.

1) Menghitung gaya normal (N):

Gaya yang bekerja pada sumbu f adalah Fx dan f_k. Besar nilai gaya Fx = F · cos 37^o = 50 · 0,8 = 40 N. Sementara untuk ngaya gesek dihitung dari persamaan f_k = μ_k · N dengan μ_k = 0,2 dan N (gaya normal) belum diketahui sehingga perlu dihitung terlebih dahulu.

Gaya Normal (N):
N = w ‒ F_y 
N = m × g ‒ F  sin 37^o 
N = 8 × 10 ‒ 50 × 0,6
N = 80  ‒ 30 = 50 N

2) Menghitung besar gaya gesek:

Besar gaya gesek:
f_k = μ_k · N
f_k = 0,2 × 50 = 10 N

Gaya gesek yang diperoleh digunakan dalam perhitungan resultan gaya yang bekerka pada benda. Arah gerak benda pada sumbu x (arah horizontal) sehingga resultan gaya dipengaruhi oleh F_x dan f_k.

Dua gaya yang bekerja pada benda tersebut memiliki arah yang berlawanan sehingga persamaan yang sesuai untuk resultan gaya adalah ƩF = F_x ‒ f_k. Di mana besar nilai gaya F_x dan f_k sudah dihitung sebelumunya yaitu F_x = 40 N dan f_k = 10 N.

3) Menghitung percepatan yang dialami balok:

Dari Hukum II Newton memenuhi persamaan ƩF = m × a. Substitusi persamaan ƩF = F_x ‒ f_k dan nilai m = 8 kg pada persamaan ƩF = m × a akan menghasilkan nilai percepatan benda.

Menghitung percepatan yang dialami balok:

ƩF = m × a

F_x ‒ f_k = 8 × 50

40 ‒ 10 = 8a

30 = 8a

a = ^{30 N}/₈ = 3,75 ms^‒2

Jadi, percepatan yang dialami balok adalah 3,75 ms^‒2.

Jawaban: C

Soal serupa:

Soal 1

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…

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

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

Lihat pembahasan…