Soal-soal Fisika - Fis.Das Kel 6

Soal Kinematika dan Dinamika


1.      Sebuah balok dengan massa m₁ terletak pada suatu permukaan horizontal yang licin, dan ditarik dengan seutas tali yang dihubungkan dengan balok lain dengan massa m₂ melalui sebuah katrol

     (Gambar 1a). Katrol dianggap tidak mempunyai massa dan gesekan, dan hanya berfungsi untuk membelokkan arah gaya tarik tali. Hitunglah percepatan sistem dan tegangan tali.

Gambar  1 (a) Benda m1 dan m2 dihubungkan dengan tali (b) Diagram gaya untuk m1 (c) Diagram gaya untuk m2

Jawab: Lihat lebih dulu balok dengan massa m1, dan selidiki geraknya. Gaya-gaya pada balok ditunjukkan pada gambar 1b. Gaya T yaitu gaya tarik di dalam tali, menarik balok ke kanan, sedangkan m1g adalah gaya tarik oleh bumi, yaitu berat balok m1. Gaya N adalah gaya normal oleh bidang datar pada balok. Balok hanya bergerak dalam arah-x, sehingga a_y = 0. Sehingga dapat dituliskan:

N-m₁g = m₁a₁y = 0 T = m₁a₁x

Dari persamaan di atas kita peroleh N = m1g. Untuk menentukan gaya tegangan tali T kita harus memandang gerak benda m₂ yang tergantung pada tali. Gaya-gaya yang bekerja pada m2 ditunjukkan pada gambar 1c. Karena m2 bergerak dipercepat, maka kita dapat menganggap T sama dengan m2g. Persamaan gerak dari m2 adalah :

m₂g-T = m₂a₂y

Karena panjang tali adalah tetap, maka balok m1 dan balok m2 mempunyai kecepatan sama, jadi percepatannya juga sama, sehingga a₂y = a₁x. Dan percepatan sistem dapat ditulis sebagai a, dapat diperoleh: m₂g - T = m₂a dan T = m₁a. Akibatnya diperoleh:

 dan

 2.       Jelaskan pengaruh gavitasi bumi terhadap gerak tumbuhan!

Gravitasi bumi mempengaruhi gerak tumbuhan yang dikenal dengan geotropisme yaitu gerak yang disebabkan oleh rangsangan atau pengaruh gaya gravitasi bumi terhadap pertumbuhan organ tanaman. Geotropisme terbagi atas:

a.       geotropisme positif: organ tanaman tumbuh berlawanan dengan gravitasi bumi (menjauhi pusat bumi ).

b.      geotropisme negative: organ tanaman yang tumbuh selalu berlawanan dengan gravitasi bumi atau menjauhi pusat bumi

Contohnya adalah gerak tumbuh pada bunga kacang. Pada waktu bunga mekar geraknya menjauhi pusat bumi maka termasuk geotropisme negatif tetapi setelah terjadi pembuahan gerak bunga kemudian kebawah menuju tanah kepusat bumi dan berkembang terus menjadi buah kacang tanah. Dengan demikian terjadi perubahan gerak tumbuh pada bunga kacang tanah dimana sebelum pembuahan adalah geotropism negative dan setelah pembuahan adalah geotropism positif.

Soal Kerja, Energi dan Daya

1. Buah durian tergantung pada tangkai pohonnya setinggi 12 meter,jika massa durian 3 kg dan percepatan gravitasi 10 N/kg, berapa energi potensial yang dimiliki durian tersebut?

diketahui :

                 h=12 m

                 m=3kg

                 g=10 N/kg

          ditanyakan : Ep……………..?

          jawab         : Ep = m x g x h

                                       =  3kg x 10 N/kg x 12 m

                                       = 360 joule
2. Jelaskan contoh energi kinetik  pada manusia ?

    Jawab :

    Pada bagian luar  tubuh manusia  hanya tubuh yang bergerak yang memiliki energi kinetik. banyaknya energi yang dimiliki oleh tubuh manusia tergantung pada kecepatan geraknya.oleh karena itu,jika lebih banyak otot yang berkontraksi selama gerakan sehingga kecepatan gerakannya meningkat  maka segmen tubuh yang bergerak tersebut akan memiliki peningkatan kapasitas untuk melakukan usaha, dan segmen tubuh tersebut yang mempunyai energi kinetik  yang tinggi.

Pada bagian dalam tubuh manusia,organ-organ yang terdapat di dalamnya juga memiliki energi kinetik dalam menjalankan fungsi-fungsinya.bisa dikatakan semua sistem organ dalam tubuh manusia memiliki energi kinetik.

Dapat kita lihat pada sistem kerja jantung.sistem tersebut bekerja seperti pompa yang memiliki 2 mekanisme kerja yaitu sistole dan diastole.jantung mempunyai peranan esensial yaitu untuk memompakan darah ked an dari seluruh tubuh agar sistem metabolism berjalan.jantung bekerja dibawah kendali saraf otonom sehingga kita tidak bisa mengontrol kerja otot jantung.dengan demikian apabila jantung dipisahkan dari tubuh manusia,jantung tersebut akan tetap aktif yang ditandai dengan adanya denyutan jantung selama kurun waktu tertentu hingga jantung tersebut kehabisan energi untuk melakukan aktivitas denyutnya.     

Selain pada sistem kerja jantung,energi kinetik juga terdapat di dalam sistem respirasi,sitem pernafasan,dll.

Soal Momentum Linear dan Tumbukan

1.     1. Jelaskan hubungan antara hukum II Newton dengan momentum!

Laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Diketahui bahwa jika ada gaya total yang bekerja pada benda maka benda tersebut akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan benda sama dengan arah gaya total. Sebenarnya yang berhubungan dengan momentum bukanlah hukum II Newton hubungan antara gaya total dengan momentum.

Newton pada mulanya menyatakan hukum II Newton dalam bentuk momentum. Hanya saja Newton menyebut hasil kali m v sebagai “kuantitas gerak”, bukan momentum.

Secara matematis, versi momentum dari Hukum II Newton dapat dinyatakan dengan persamaan:

2.     2. Jelaskan 2 contoh penerapan konsep implus dalam kehidupan sehari-hari!

-          Mobil, didesain mudah penyok dengan tujuan memperbesar waktu sentuh pada saat tertabrak. Waktu sentuh yang lama menyebabkan gaya yang diterima mobil atau pengemudi lebih kecil dan diharapkan keselamatan penggemudi lebih terjamin.

-          Balon udara pada mobil dan sabuk pengaman

Benturan yang keras pengemudi dengan bagian dalam mobil masih dapat membahayakan keselamatan pengemudi. Untuk meminimalisir resiko kecelakaan tersebut, pabrikan mobil ternama menydiakan balon udara di dalam mobil (biasanya di bawah setir). Ketika terjadi kecelakaan pengemudi akan menekan tombol dan balon udara akan mengembang, sehingga waktu sentuh antara kepala atau bagian tubuh yang lain lebih lama dan gaya yang diterima lebih kecil. Sabuk pengaman juga didesain untuk mengurangi dampak kecelakaan. Sabuk pengaman didesain elastis.

3.    Sebuah taxi bermassa 2000 kg sedang bergerak dengan laju 20 kg/jam. Taxi tersebut menabrak sebuah sedan yang bergerak dengan arah berlawanan. Setelah bertabrakan, kedua kendaraan tersebut berhenti. Diketahui massa sedan 1000 kg. Berapakah laju sedan sebelum tabrakan ?

Dik:        m1= 2000 kg               v’= 0  m/s                            Dit: v2=?

                m2= 1000 kg               v1= 20 m/s

m1v1       + m2v2    = (m1+m2) v’

2000 . 20 + m2 .v2  = (2000 + m2) 0

    40000  + 1000 v2= 0

                  1000 v2  = -40000

                           v2  = -40 m/s (40 m/s bergerak kearah yang berlawanan dengan taxi)