Beranda · Matematika SMP · Matematika SMA · Fisika SMP · Fisika SMA · Kimia SMP · Kimia SMA ·
Beranda  ›  Dinamika Partikel

Penerapan Hukum Newton pada Gerak Benda di Bidang Miring

Penerapan hukum Newton pada gerak benda di bidang miring yang licin hampir sama seperti gerak pada bidang datar, hanya saja benda yang bergerak pada bidang tersebut dibuat dengan kemiringan sudut tertentu. Oleh karena itu untuk memudahkan memahaminya, kita anggap bidang miring tersebut adalah sumbu x, sedangkan yang tegak lurus pada bidang miring ialah sumbu y. Sekarang perhatikan Gambar 1 di bawah ini.
Penerapan Hukum Newton pada Gerak Benda di Bidang Miring
Gambar 1. Komponen gaya pada gerak benda di bidang datar 

Gambar 1 di atas menunjukkan sebuah balok yang bermassa m bergerak menuruni bidang miring yang licin membentuk sudut α. Gaya yang bekerja pada sumbu x yakni:
∑F = N – mg cos α
Dalam hal ini benda tidak bergerak tehadap sumbu y maka:
∑F = 0
N – mg cos α = 0
N = mg cos α
Benda bergerak tehadap bidang miring (sumbu x) maka resultan gaya yang bekerja pada bidang tersebut yakni:
∑F = ma
mg sin α = ma
a = g sin α

Keterangan:
a = percepatan benda (m/s2)
N = gaya normal (N)
m = massa benda (kg)
α = sudut yang dibentuk gaya terhadap bidang datar

Contoh Soal 1
Sebuah benda dengan massa 300 kg berada pada suatu bidang miring yang licin seperti yang terlihat pada Gambar 2 di bawah ini. 
Contoh Soal Hukum Newton pada Gerak Benda di Bidang Miring
Gambar 2
a) Tentukan besar gaya yang menyebabkan benda bergerak ke bawah, b) hitung kecepatan benda setelah meluncur, c) hitung gaya normal yang dialami oleh balok.

Penyelesaian:
Jika diuraikan komponen gaya yang bekerja pada balok seperti Gambar 2. 1 di bawah ini.
Gerak Benda di Bidang Miring
Gambar 2.1 Komponen gaya pada bidang miring
Terlebih dahulu cari panjang AC dengan Theorema Phytagoras yakni:
AC2 = AB2 + BC2
AC2 = 82 + 62
AC2 = 64 + 36
AC2 = 100
AC = √100
AC = 10 m

sin α = BC/AC
sin α = 6/10
sin α = 0,6

cos α = AB/AC
cos α = 8/10
cos α = 0,8

a) Besar gaya yang menyebabkan benda bergerak ke bawah (Fx) yakni:
Fx = mg sin α
Fx = 300 kg . 10 m/s2 . 0,6
Fx = 1800 N

b) Kecepatan benda setelah meluncur yakni:
a = g sin α
a = 10 m/s2 . 0,6
a = 6 m/s2

vt = √(2as)
vt = √(2 . 6 . 10)
vt = √120
vt = 10,9 m/s

c) Gaya normal yang dialami oleh balok yakni:
N – mg cos α = 0
N = mg cos α
N = 300 kg . 10 m/s2 . 0,8
N = 2400 N

Contoh Soal 2
Sebuah balok memiliki massa 8 kg yang awalnya diam meluncur pada bidang miring yang memiliki sudut kemiringan 40° terhadap lantai. a) tentukan gaya normal yang dikerjakan bidang pada balok, b) tentukan gaya yang bekerja pada balok sehingga balok meluncur, c) tentukan kecepatan balok setelah meluncur selama 10 detik.

Penyelesaian:
Contoh soal no 2 ini hampir sama seperti contoh soal no 1, hanya saja pada soal ini terdapat sudut yang besarnya sudah ditentukan. 
Contoh Soal Hukum Newton pada Gerak Benda di Bidang Miring
Gambar 3.
Komponen gaya padang bidang dengan kemiringan tertentu
a). Gaya normal yang dikerjakan bidang pada balok yakni:
N = mg cos α
N = 8 kg . 10 m/s2 . cos 40°
N = 61,6 N

b) Gaya yang bekerja pada balok sehingga balok meluncur yakni:
F = mg sin α
F = 8 kg . 10 m/s2 . sin 40°
F = 51,2 N

c) Kecepatan balok setelah meluncur selama 10 detik yakni:
a = g sin α
a = 10 m/s2 . sin 40°
a = 6,4 m/s2

vt = a . t
vt = 6,4 m/s2 . 10 s
vt = 64 m/s

Soal Tantangan
Sebuah balok es yang masanya 5 kg didorong dengan gaya 100 N menggunakan bidang miring dengan sudut 35° seperti Gambar 4 di bawah ini (g = 10 m/s2).
Soal Tantangan Penerapan Hukum Newton pada Gerak Benda di Bidang Miring
Gambar 4
Tentukan gaya normal dan percepatan yang dialami oleh balok es tersebut, jika sin 35° = 0,57 dan cos 35° = 0,82.

11 Responses to "Penerapan Hukum Newton pada Gerak Benda di Bidang Miring"

  1. Unknown29 November 2017 pukul 02.14

    Terimaksih materinya sangat membantu

    BalasHapus
  2. Jerry Afandi12 Februari 2021 pukul 14.25

    Soal Tantangan
    Gaya Normal 280 N
    Percepatan 10,15 m/s2

    Betul atau tidak?

    BalasHapus
    Balasan
    1. Hidayanti12 Februari 2021 pukul 17.48

      Jawabannya masih salah. Terima kasih atas kunjungannya.

      Hapus
  3. Biyy4 Maret 2021 pukul 10.58

    Gaya normal 410N
    Percepatan 5,7 m/s²

    Betul/tidak?

    BalasHapus
    Balasan
    1. Hidayanti4 Maret 2021 pukul 11.48

      Gaya normalnya masih salah (kelebihan nol), sedangkan percepatannya sudah benar.

      Hapus
  4. Unknown16 Juni 2021 pukul 10.25

    Gaya normal = 41 N
    Percepatan = 5,7 m/s^2

    Pasti betul ini.. Kwkwkw

    BalasHapus
  5. Unknown4 November 2021 pukul 11.17

    kak boleh minta jawaban dan cara kerjanya ngk kak

    BalasHapus
  6. Anonim18 Juni 2022 pukul 23.20

    Kak contoh soal pertama, gaya normal kan lebih besar dari gaya yg menyebabkan benda ke bawah, jadi benda itu bergerak atau tidak bergerak kak?

    BalasHapus
    Balasan
    1. Hidayanti21 Juni 2022 pukul 08.08

      Jika gaya gesekan diabaikan benda tersebut akan bergerak karena gaya Fx yang menyebabkan. Jika tidak ada gaya Fx maka benda tersebut tidak bergerak, misalkan benda diletakan di bidang yg datar (bukan bidang miring) maka gaya Fx = 0.

      Hapus
  7. Anonim23 September 2022 pukul 14.59

    maaf kalo salah,menurut saya gaya normal N= Fsin@ + mg cos @... = 98 N
    sedangkan pada sumbu x
    gaya yg bekerja itu F cos@-m.g.sin@=m.a
    sehingga a= 10,7 m/s²...
    karena ada gaya yg bekerja tidak sejajar bidang miring..sehingga bisa diurai sesuai sumbu Y dan sumbu X

    BalasHapus

Terima kasih sudah membaca blog ini, silahkan tinggalkan komentar dengan sopan dan tidak mengandung unsur SARA atau pornografi serta tidak ada link aktif. Mohon maaf kalau komentarnya dibalas agak lambat. Kolom komentar ini kami moderasi, jadi kalau ada komentar yang tidak sesuai dengan ketentuan tidak akan dipublikasikan.