31-40 osn fisika (tkunci)
β’Download as DOCX, PDFβ’
2 likesβ’861 views
Dokumen tersebut membahas tentang soal-soal fisika yang berkaitan dengan hukum Newton kedua, termasuk analisis gaya dan percepatan pada sistem benda yang dihubungkan dengan tali atau katrol. Di antaranya adalah analisis percepatan benda yang bergerak di bidang miring, sistem tukang cat dan papan, kereta luncur di atas es, dan sistem tiga benda yang dihubungkan tali dan katrol.
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to 31-40 osn fisika (tkunci)
Similar to 31-40 osn fisika (tkunci) (20)
More from SMA Negeri 9 KERINCI
More from SMA Negeri 9 KERINCI (19)
Recently uploaded
Recently uploaded (20)
31-40 osn fisika (tkunci)
- 1. OSN Fisika Bedah soal 272 http://ibnu2003.blogspot.com 31. Pembahasan berikut gambar diagram bebas masing-masing balok ! Tinjauan balok 1 persamaan hukum II Newton sumbu y π1 β π2 β π1 ππππ π = 0β¦1) sumbu x π1 ππ πππ β π β π = π1 π1 π1 ππ πππ β ππ1 ππππ π β π = π1 π1 π = π1 ππ πππ β ππ1 ππππ π β π1 π1 β¦2) Tinjauan balok 2 Hukum II Newton sumbu y π2 β π2 ππππ π = 0β¦3) sumbu x π β π β π2 ππ πππ = π2 π2 π = π2 ππ πππ β ππ1 ππππ π + π2 π2 β¦4) untuk katrol licin maka π1 = π2 = π πππ π1 = π2 = π persamaan 2) dan 4) menjadi π = π1 ππ πππ β ππ1 ππππ π β π1 π π = π2 ππ πππ β ππ1 ππππ π + π2 π maka percepatan yang diperoleh adalah π1 ππ πππ β ππ1 ππππ π β π1 π = π2 ππ πππ β ππ1 ππππ π + π2 π β΄ π = π (π2 β π1)π πππ β 2ππ1 πππ π π1 + π2 π π π π1 π π2 π1 π¦ ππ₯ π π π2 π π2
- 2. OSN Fisika Bedah soal 273 http://ibnu2003.blogspot.com 32. Pembahasan tinjauan pertama kerangka acuan bidang miring. maka benda m mengalami gaya fiktif sebesar mA secara horizontal Perhatikan gambar diagram bebas di atas Hukum Newton II Ξ£πΉπ₯ = ππ πππ πππ β ππ΄πππ π = ππ π = ππ πππ β π΄πππ π besar gaya normal ππππ π = πππππ π + ππ΄π πππ π = ππ + ππ΄π‘πππ percepatan pada masing-masing komponen x dan y Ξ£πΉπ₯ = ππ π₯ πππ πππ β ππ΄πππ π = ππ π₯ π π₯ = (ππ πππ β π΄πππ π)πππ π Ξ£πΉπ¦ = ππ π¦ π π¦ = (ππ πππ β π΄πππ π)π πππ Tinjauan kerangka acuan tanah maka percepatannya π π₯,π‘πππβ = π π₯ + π΄ π π₯,π‘πππβ = (ππ πππ β π΄πππ π)πππ π + π΄ π π¦,π‘πππβ = (ππ πππ β π΄πππ π)π πππ ( π = 450 )maka π π₯,π‘πππβ = (ππ ππ450 β π΄πππ 450 )πππ 450 + π΄ π π₯,π‘πππβ = ( π 2 β π΄ 2 ) + π΄ = π + π΄ 2 π π¦,π‘πππβ = (ππ πππ β π΄πππ π)π πππ π π¦,π‘πππβ = π β π΄ 2 π π¦ π₯ ππ΄ π π ππ ππππ ππ
- 3. OSN Fisika Bedah soal 274 http://ibnu2003.blogspot.com percepatan relatif terhadap tanah adalah : π = β π π₯,π‘πππβ 2 + π π¦,π‘πππβ 2 π = β 1 4 [( π + π΄)2 + ( π β π΄)2] π = β 1 4 [(π2 + 2π΄π + π΄2) + (π2 β 2π΄π + π΄2)] π = β 1 4 [(π2 + 2π΄π + π΄2) + (π2 β 2π΄π + π΄2)] π = β 2(π2 + π΄2) 4 ββ΄ π = β π2 + π΄2 2 33. Pembahasan perhatikan diagram bebas benda ! percepatan tukang cat dan papan sama dengan a, persamaan hukum II Newton untuk tukang cat 2πΉ + π β π1 π = π1 π π = π1 π β 2πΉ + π1 πβ¦1) untuk papan 2πΉ β π β π2 π = π2 π π = 2πΉ β π2 π β π2 πβ¦ 2) gabungkan persamaan 1) dan 2), maka percepatan yang diperoleh sebesar : π1 πβ 2πΉ + π1 π = 2πΉ β π2 π β π2 π ( π1 + π2) π = 4πΉ β ( π1 + π2) π π = 4πΉ β ( π1 + π2) π π1 + π2 ββ΄ π = 4πΉ π1 + π2 β π π πΉπΉ π1 π πΉ π πΉ π2 π
- 4. OSN Fisika Bedah soal 275 http://ibnu2003.blogspot.com 34. Pembahasan a. penentuan tegangan tali (T) dan dan gaya normal (N) oleh es pada kereta luncur kereta luncur dan anak merupakan satu kesatuan sistem, maka : Hukum II Newton sumbu x ππππ π = ππβ¦ 1) sumbu y π + ππ πππ β ππ = 0β¦ 2) dari persamaan 1), maka tegangan tali β΄ π = ππ πππ π β¦3) dari persamaan 2), maka gaya normal π = ππ β ππ πππ π = ππ β ( ππ πππ π )π πππ π = ππ β ππ ( π πππ πππ π ) β΄ π = π( π β ππ‘πππ)β¦4) b. penentuan tegangan tali (Tβ) dan dan gaya normal (Nβ) oleh permukaan es yang membentuk sudut ( π½) Hukum II Newton sumbu x πβ² πππ π β πππ πππ½ = ππβ¦ 1) sumbu y πβ² + πβ² π πππ β πππππ π½ = 0 β¦2) π π π π ππππ π ππ πππ π¦ π₯ π½ π½ πβ² πππ πππ½ πππππ π½ πβ²π πππ πβ²πππ π πβ² ππ
- 5. OSN Fisika Bedah soal 276 http://ibnu2003.blogspot.com Tegangan tali Tβ diperoleh dari persamaan 1) πβ² πππ π = ππ β πππ πππ½ β΄ πβ² = ππ β πππ πππ½ πππ π β¦(3) Gaya normal Nβ diperoleh dari persamaan 2) πβ² = πππππ π½ β πβ² π πππ persamaan 3) dimasukkan ke persamaan 2) maka gaya normal Nβ πβ² = πππππ π½ β ( ππ β πππ πππ½ πππ π )π πππ β΄ πβ² = π[ ππππ π½ β ( π + ππ πππ½) π‘πππ]β¦4) 35. Pembahasan Hukum II Newton untuk ketiga benda βπ + π π π1 π = π1 π1π₯ β¦1) βπ + π π π2 π = π2 π2π₯ β¦2) π3 π β 2π = π3 π3π¦ β¦3) dengan memisalkan bahwa panjang tali (L) dan R radius katrol, maka : πΏ = π₯1 + π₯2 + 2π¦3 + π 2 π + π 2 π + ππ β¦4) Turunkan persamaan 4) terhadap menjadi π2 πΏ ππ‘2 = π2 π₯1 ππ‘2 + π2 π₯2 ππ‘2 + 2 π2 π¦3 ππ‘2 + π 2 π + π 2 π + ππ untuk R radius dari katrol mempunyai nilai tetap, maka bila diturunkan memiliki harga nol, maka : π2 πΏ ππ‘2 = π1π₯ + π2π₯ + 2π3π¦ = 0 m3 m2m1 π₯2π₯1 π¦3 π¦3
- 6. OSN Fisika Bedah soal 277 http://ibnu2003.blogspot.com π1π₯ + π2π₯ + 2π3π¦ = 0 β¦5) penentuan persamaan percepatan ketiga benda π1π₯ = π π π β π π1 β¦6) π2π₯ = π π π β π π2 β¦7) π3π¦ = π β 2π π3 β¦8) substitusikan pers 6), 7) dan 8) ke pers 5) π1π₯ + π2π₯ + 2π3π¦ = 0 π π π β π π1 + π π π β π π2 + 2(π β 2π π3 ) = 0 π( 1 π1 + 1 π2 + 4 π3 ) = 2π(π π + 1) β΄ π = 2π(π π + 1) 1 π1 + 1 π2 + 4 π3 β¦9) maka besarnya percepatan masing-masing benda adalah π1π₯ = π π π β 1 π1 ( 2π( π π + 1) 1 π1 + 1 π2 + 4 π3 ) π1π₯ = π π π β 2π( π π + 1) 1 + π1 π2 + 4π1 π3 β¦ 10) dengan cara yang sama diperoleh percepatan dua benda lain π2π₯ = π π π β 2π( π π + 1) π2 π1 + 1 + 4π2 π3 β¦11) π2π¦ = π π π β 4π( π π + 1) π3 π1 + π3 π2 + 4 β¦ 12)
- 7. OSN Fisika Bedah soal 278 http://ibnu2003.blogspot.com 36. Pembahasan perhatikan gambar diagram gaya pada masing-masing balok Pembahasan persamaan gerak masing-masing benda menjadi untuk benda m(1) Ξ£πΉ1 = π1 π1 β π β π π π€1 = ππ1 π β π1 π€1 = ππ1 β¦1) π1 = π π β π π πβ¦2) untuk benda 4m Ξ£πΉ2 = π2 π2 β π π π€1 = 4ππ2 β¦3) π2 = π π π€1 4π = π π ππ 4π = π π π 4 β¦4) untuk benda m(3) Ξ£πΉ3 = π3 π1 β π€3 β π = ππ1 β¦5) π1 = π β π π β¦(6) persamaan 2) dan 6) menghasilkan π1 = (π β π1) β π π π 2π1 = π(1 β π π) π1 = π 2 (1 β π π) Perpindahan balok 1 π₯1 = 1 2 π1 π‘2 π₯1 = 1 2 [ π 2 (1 β π π )]π‘2 π₯1 = π 4 (1 β π π ) π‘2 β¦7) perpindahan balok 2 π₯2 = 1 2 π2 π‘2 m 3 π π€3 4m2 π€2 π1 π2 π1 m 1 π π€1 π1 π1 π1
- 8. OSN Fisika Bedah soal 279 http://ibnu2003.blogspot.com π₯2 = 1 2 ( π π π 4 )π‘2 π₯2 = π 8 π π π‘2 β¦8) saat seperempat balok 1 masih di atas balok 2, maka : π₯2 + πΏ = π₯1 + πΏ 16 dengan L adalah panjang balok 2, sehingga π 8 π π π‘2 + πΏ = π 4 (1 β π π ) π‘2 + πΏ 16 π 4 π‘2 β π 8 π π π‘2 β π 4 π π π‘2 = 15πΏ 16 π‘2 π 8 (2 β 3π π) = 15πΏ 16 π‘2 = 15πΏ 2π(2β 3π π) maka jarak yang ditempuh balok 2 adalah π₯2 = π 8 π π [ 15πΏ 2π(2β 3π π) ] β΄ π₯2 = 15π π 16(2β 3π π) πΏ 37. Pembahasan a. Gambar diagram gaya pada masing-masing benda b. Penentuan percepatan balok (balok tidak slip) kita perhatikan digram gaya-gaya pada gambar a) untuk benda ( π1) π β ππ = π1 π1 π β π π π1 π = π1 π1 π2 ππ1 π ππ π1 π1 π2 ππ π π πΉπ π
- 9. OSN Fisika Bedah soal 280 http://ibnu2003.blogspot.com untuk benda ( π2) π + ππ = π2 π2 π + π π π1 π = π2 π2 persyaratan balok tidak slip, maka perceptan katrol sama dengan a π β π π π1 π = π1 π1 π + π π π1 π = π2 π2 2π = π1 π1 + π2 π2 + untuk ( π1 = π2 = π πππ 2π = πΉ) 2π = ( π1 + π2) π = πΉ β΄ π = πΉ π1 + π2 maka untuk gaya F maksimum akan sama dengan dua kali gaya gesek statis β΄ π = 2ππ π1 + π2 = 2π π π1 π π1 + π2 (π β€ π π ) cara lain : untuk persamaan konstrain tali, panjang tali L πΏ = (π₯ π β π₯1)+ (π₯ π β π₯2) πΏ = 2π₯ π β π₯1 β π₯2 π2 πΏ ππ‘2 = 2 π2 π₯ π ππ‘2 β π2 π₯1 ππ‘2 β π2 π₯2 ππ‘2 0 = 2π πππ‘πππ β π1 β π2 2π πππ‘πππ = π1 + π2( π πππ‘πππ = π) 2π = π1 + π2 c. Percepatan horizontal masing-masing balok terhadap fungsi parameter ( π1, π2, πΉ, π πππ π π )(2π = πΉ) π β π π π1 π = π1 π1 π1 = π π1 β π π π = πΉ 2π1 β π π π π + π π π1 π = π2 π2 π2 = π π2 + π π π1 π π2 = πΉ 2π2 + π π π1 π π2 maka : 2π = π1 + π2 2π = [ π π1 β π π π] + [ π π2 + π π π1 π π2 ]
- 10. OSN Fisika Bedah soal 281 http://ibnu2003.blogspot.com 2π = π [ 1 π1 + 1 π2 ]β π π π [1 β π1 π2 ] π = (2π + π π π [ π2 β π1 π2 ])π₯ π1 π2 π1 + π2 π = 2π π1 π2 π1 + π2 + π π ππ1 [ π2 β π1 π1 + π2 ] maka percepatan masing-masing balok π1 = 1 π1 [2π π1 π2 π1 + π2 + π π ππ1 [ π2 β π1 π1 + π2 ]] β π π π β΄ π1 = 2π π2 π1 + π2 β 2π π π π1 π1 + π2 π2 = 1 π2 [2π π1 π2 π1 + π2 + π π ππ1 [ π2 β π1 π1 + π2 ]]+ π π π1 π π2 β΄ π2 = 2π π1 π1 + π2 + 2ππ π π1 π1 + π2 38. Pembahasan Sebuah benda mula-mula diam pada ( π1, π2 πππ π). kemudian dengan gaya F, tetap tidak ada gerak relatif. Sehingga massa ( π1 πππ π2) memiliki percepatan horizontal a yang sama. di bawah ini merupakan gambar diagram bebas masing-masing benda. π1 π π1 M π π π πΉ π2 π2 π π π¦ π₯ π π π = π1 + π2 + π π π
- 11. OSN Fisika Bedah soal 282 http://ibnu2003.blogspot.com perhatikan untuk diagram benda ( π2) Tinjauan untuk benda ( π1) Ξ£πΉπ¦ = 0 π β π1 π = 0 π = π1 πβ¦ 1) Tinjauan untuk benda ( π2) Ξ£πΉπ₯ = π2 π ππππ π β π2 π πππ = π2 πβ¦3) Ξ£πΉπ¦ = 0 ππ πππ + π2 πππ π = π2 πβ¦4) π2 = π2 π β ππ πππ πππ π percepatan dapat diperoleh dari persamaan 1) dan 3) ππππ π β ( π2 π β ππ πππ πππ π )π πππ = π2 π π(π ππ2 π + πππ 2 π) β π2 ππ πππ = π2 πππ ππ ingat kembali bahwa ( π ππ2 π + πππ 2 π = 1) π β π2 ππ πππ = π2 πππ ππ π1 πβ π2 ππ πππ = π2 πππ ππ β΄ π = [ π1 β π2 π πππ π2 πππ π ] πβ¦ 5) Tinjauan seluruh sistem Ξ£πΉπ¦ = 0 N β ( π1 + π2 + π) π = 0 N = ( π1 + π2 + π) π ππ = ππ Ξ£πΉπ₯ = ( π1 + π2 + π) π πΉ β ππ = ( π1 + π2 + π) π πΉ = ππ( π1 + π2 + π) + ( π1 + π2 + π) π πΉ = ( π1 + π2 + π)(ππ + π) substitusikan persamaan 5) β΄ πΉ = ( π1 + π2 + π) π(π + π1 β π2 π πππ π2 πππ π ) π2 π2 π π π π π2 π πππ π¦(π2 πππ π)(ππ πππ) π₯(ππππ π)
- 12. OSN Fisika Bedah soal 283 http://ibnu2003.blogspot.com 39. Pembahasan a. gambar bentuk lintasan partikel b. waktu yang dicapai sampai titik terendah pada titik terendah : ( π£π¦( π‘) = 0) Hukum II Newton pada sumbu y Ξ£πΉπ¦ = ππ π¦(|πΉβ| = ππ‘) πΉ β ππ = ππ π¦ π π¦ = ππ‘ β ππ π = π π π‘ β π integralkan ( π π¦) untuk memperoleh kecepatan pada arah y π£π¦ β π£0π¦ = β« π π¦ π‘ 0 ππ‘ π£π¦ β π£0π¦ = β« ( π π π‘ β π) π‘ 0 ππ‘ π£π¦ β π£0π¦ = π 2π π‘2 β ππ‘ kecepatan awal searah sumbu y sama dengan nol π£π¦ = π 2π π‘2 β ππ‘ titik terendah ditempuh oleh partikel dalam waktu t pada saat kecepatan komponen y sama dengan nol π£π¦ = 0 π 2π π‘2 β ππ‘ = 0 β΄ π‘ = 2ππ π ππ πΉβ π£0β π£0 π¦ π₯
- 13. OSN Fisika Bedah soal 284 http://ibnu2003.blogspot.com c. nilai minimum b agar partikel tidak membentuk plat bawah titik terendah yang dicapai oleh partikel tidak akan pernah plat bawah π¦( π‘) = β β 2 dengan mengintegralkan persamaan kecepatan komponen y, persamaan ( π¦( π‘)) maenjadi π¦ β π¦0 = β« π£π¦ π‘ 0 ππ‘ π¦ β π¦0 = β« ( π 2π π‘2 β ππ‘) π‘ 0 ππ‘ π¦ β π¦0 = π 6π π‘3 β π 2 π‘2 (π¦0 = 0) π¦(π‘) = π 6π π‘3 β π 2 π‘2 maka : masukkan harga t dan ( π¦( π‘)) β β 2 = π 6π ( 2ππ π ) 3 β π 2 ( 2ππ π ) 2 [ β 2 = π 2 ( 2ππ π ) 2 β π 6π ( 2ππ π ) 3 ] π₯2 β = 12π2 π3 3π2 β 8π2 π3 3π2 3π2 β = 12π2 π3 β 8π2 π3 3π2 β = 4π2 π3 β΄ π = 2ππβ π 3β
- 14. OSN Fisika Bedah soal 285 http://ibnu2003.blogspot.com 40. Pembahasan Persamaan hukum II Newton Ξ£πΉ = ππ ππ‘2 = ππ π = π π π‘2 kita gunakan integral untuk menentukan kecepatan, yaitu π£ = β« π π‘ 0 ππ‘ = π π β« π‘2 π‘ 0 ππ‘ = π 3π π‘3 + πΆ untuk t=0 dan v=0, maka π£ = π 3π π‘3 + πΆ β πΆ = 0 sehingga : β΄ π£ = π 3π π‘3 kita gunakan integral untuk menentukan perpindahan yaitu : π₯ = β« π£ π‘ 0 ππ‘ = π 3π β« π‘3 π‘ 0 ππ‘ = π 12π π‘4 + πΆ untuk t=0 dan x=0, maka π₯ = π 12π π‘4 + πΆ β πΆ = 0 sehingga : β΄ π₯ = π 12π π‘4