Bank Soal Fisika SMA Berbagai Jenis Gaya

Diketahui:

Massa balok A $m_A$ = 30 kg

Massa balok B $m_B$ = 20 kg

Gaya dorong ke atas $F$ = 240 N

Sudut kemiringan θ = $53°$

Ditanya:

Gaya kontak kedua balok $F_{\text{kontak}}$ = ?

Jawab:

Terdapat tiga jenis gaya yang bekerja pada sistem di antaranya adalah gaya berat, gaya dorong dan gaya kontak. Gaya berat adalah gaya yang dipengaruhi gravitasi bumi dan arahnya selalu menuju ke pusat bumi. Gaya dorong adalah jenis gaya yang diakibatkan karena adanya dorongan. Dan gaya kontak adalah gaya yang terjadi akibat dua permukaan saling bersentuhan.

Untuk menyelesaikan soal ini gunakan hukum II Newton $ΣF=Σma$. Uraikan gaya-gaya yang bekerja pada sumbu-X dan sumbu-Y seperti pada gambar berikut. Anggap arah ke kanan bidang miring sebagai sumbu-X positif, arah kiri bidang miring sebagai sumbu-X negatif, arah atas bidang miring sebagai sumbu-Y positif dan arah bawah bidang miring sebagai sumbu-Y negatif.

Pertama, untuk mencari gaya kontak carilah percepatan sistem terlebih dahulu. Karena benda bergerak secara horizontal, maka tinjau $ΣF_x=Σma$ dengan menganggap balok A dan balok B sebagai satu kesatuan $\left(m_{\text{total}}=m_A+m_B\right)$.

$ΣF_x=Σma$

$F-w\sinθ=Σma$

$F-\left(m_A+m_B\right)g\ \sin\ θ=\left(m_A+m_B\right)a$

$240-\left(30+20\right)\left(10\right)\left(0,8\right)=\left(30+20\right)a$

$240-40=50a$

$200=50a$

$a=\frac{200}{5}=4$ m/s

Setelah itu, cari gaya kontak kedua benda dengan mensubstitusikan nilai percepatan yang telah didapat dan meninjau salah satu benda saja. Bisa balok A atau pun balok B. Berikut kita gunakan dengan meninjau balok B.

$ΣF_x=Σma$

$F_{\text{kontak}}-w_B\ \sinθ=m_Ba$

$F_{\text{kontak}}-m_Bg\ \sinθ=m_Ba$

$F_{\text{kontak}}=m_Ba-m_Bg\ \sinθ$

$=\left(20\right)\left(4\right)-\left(20\right)\left(10\right)\left(0,8\right)$

$=80+160$

$=240$ N

Jadi, gaya kontak kedua benda sebesar 240 N.