Aplikasi Penerapan Hukum Newton | Bidang Datar, Bidang Miring, & Gaya Kontak

Aplikasi Penerapan Hukum Newton

Untuk menyelesaikan permasalahan yang menggunakan hukum Newton pada suatu benda, ada beberapa catatan. Pertama, gambarlah diagram secara terpisah yang menggambarkan semua gaya yang bekerja pada benda tersebut (gambar diagram bebas). Kedua, gaya yang searah dengan perpindahan benda dianggap positif, sedangkan gaya yang berlawanan arah dengan perpindahan benda dianggap negatif. Penerapan hukum newton banyak aplikasikan pada persoalan dinamika, usaha, energi, gerak, momentum dan lain-lain.

Gerak pada Bidang Datar
Sebuah benda yang terletak di atas bidang datar licin ditarik horizontal dengan gaya F. Ternyata benda tersebut bergerak dengan percepatan a. Karena benda bergerak pada sumbu X (horizontal), maka gaya yang bekerja pada benda tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.

Gerak pada bidang datar

Sesuai dengan hukum II Newton ( ∑Fx = ma), rumus atau persamaannya adalah sebagai berikut.

Gerak pada bidang datar

Contoh soal
Sebuah balok es yang memiliki massa 25 kg didorong Rafli, dengan sudut 60°. Jika balok es bergerak dengan percepatan konstan 0,4 m/s², maka tentukan besar gaya dorongannya?
Penyelesaian

jadi, gaya dorongan rafli adalah 20 N

Contoh soal
Pongki menarik sebuah balok yang bermassa 10 kg dengan gaya sebesar 100 N dengan arah membentuk sudut 37° terhadap lantai. Koefisien gesek statis dan kinetik benda terhadap lantai adalah 0,5 dan 0,4. Jika percepatan gravitasi di tempat itu (g) 10 ms-2, maka tentukan bergerak atau tidak benda tersebut, jika benda sudah bergerak tentukan percepatannya!
Jawab.

gambar arah-arah gaya yang bekerja

Penyelesaian
(a) Karena Fx > fs maks, maka balok yang didorong Pongki sudah bergerak.

karena Fx > fs, maka balok telah bergerak

(b) karena balok sudah bergerak, maka yang bekerja gaya gesek kinetik

percepatan balok ketika bergetak

Gerak Dua Benda yang Bersentuhan
Misalkan dua benda ma dan mb bersentuhan dan diletakkan pada bidang datar licin (perhatikan Gambar). Jika benda ma didorong dengan gaya F, maka besarnya gaya kontak antara benda ma dan mb adalah Fab dan F ba. Kedua gaya tersebut sama besar tetapi arahnya berlawanan. Menurut hukum II Newton permasalahan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut sebagai berikut :

Rumus gaya kontak

Contoh soal
Dua benda yang bersentuhan mulamula diam di atas lantai licin. Jika pada benda pertama dikerjakan gaya sebesar 200 N, maka tentukan percepatan masing-masing benda dan gaya kontak antar benda!

Penyelesaian
(a) Percepatan yang dialami kedua benda

Percepatan kedua benda

(b) Gaya kontak antar benda

Gaya kontak antar benda

Gerak Benda pada Bidang Miring

Misalnya, sebuah benda yang bermassa m diletakkan pada bidang miring licin yang membentuk sudut ? terhadap bidang horizontal.

Karena benda bergerak pada sumbu X (gaya yang menyebabkan benda bergerak, maka percepatan yang dialami oleh benda adalah sebagai berikut :

percepatan benda pada bidang miring

Jika bidang miring tersebut tidak licin (kasar), maka kofisien gesek statis yang dialami benda ketika tepat akan bergerak adalah :

percepatan pada bidang miring kasar

contoh soal

Sebuah balok yang massanya 6 kg meluncur ke bawah pada sebuah papan licin yang dimiringkan 30° dari lantai. Jika jarak lantai dengan balok 10 m dan besarnya gaya gravitasi ditempat itu 10 ms-2, maka tentukan percepatan dan waktu yang diperlukan balok untuk sampai di lantai.

Penyelesaian

Percepatan balok (a)

Percepatan balok

Waktu yang diperlukan sampai dilantai

Waktuuntuk sampai di lantai