Diketahui:

Massa helm $m$ = 0,4 kg

Koefisien gesek statis $\mu_s$ = 0,7

Koefisien gesek kinetis $\mu_k$ = 0,5

Percepatan $a$ = 1,5 m/s²

Percepetan gravitasi $g$ = 10m/s²

Ditanya:

Gaya yang diberikan $F=$?

Dijawab:

Berikut merupakan gambar diagram bebas yang bekerja pada helm berdasarkan informasi pada soal.

Berdasarkan gambar di atas, apabila dianggap helm didorong atau ditarik dengan gaya ke kanan sehingga helm bergerak ke kanan, maka gerak helm dipengaruhi oleh resultan gaya pada sumbu-X. Pada sumbu-X berlaku hukum II Newton, sedangkan pada sumbu-Y berlaku hukum I Newton, seperti berikut

$\Sigma F_x=ma\ \ \text{dan}\ \ \Sigma F_y=0$

Melalui persamaan pada sumbu-Y tersebut dapat diperoleh nilai gaya normal yang bekerja pada helm adalah sebagai berikut.

$\Sigma F_y=0$

$N-w=0$

$N=w$

Karena $w=mg$, maka persamaannya menjadi sebagai berikut.

$N=mg$

$N=\left(0,4\right)\left(10\right)$

$N=4$ N

Dengan demikian, melalui persamaan hukum II Newton dapat dihitung besar gaya yang harus diberikan pada helm adalah sebagai berikut.

$\Sigma F_x=ma$

$F-f_{gk}=ma$

$F=ma+f_{gk}$ ........(1)

Karena helm bergerak dengan percepatan tertentu, maka berlaku gaya gesek kinetis antara helm dengan permukaan lantai. Gaya gesek kinetis dirumuskan melalui persamaan berikut.

$f_{gk}=\mu_kN$

Dengan demikian, persamaan (1) dapat diubah menjadi sebagai berikut.

$F=ma+\mu_kN$

$F=\left(0,4\right)\left(1,5\right)+\left(0,5\right)\left(4\right)$

$F=0,6+2$

$F=2,6$ N

Jadi, besar gaya yang harus diberikan Sari agar helm bergerak dengan percepatan 1,5 m/s² adalah sebesar 2,6 N.