Soal-Soal Fisika/Gerak Dari Wikibooks Indonesia, sumber buku teks bebas berbahasa Indonesia < Soal-Soal Fisika Daftar isi [sembunyikan] • 1 Gerak lurus beraturan (GLB) o 1.1 Kelajuan rata-rata • 2 Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) o 2.1 Percepatan o 2.2 GLBB Campuran o 2.3 Gerak vertikal ke atas • 3 Hukum Newton • 4 Sumber [sunting]Gerak lurus beraturan (GLB) Catatan: 1 m/s = 3,6 km/jam 1. Ronny berlari selama 56 menit. Jika kelajuan lari Ronny adalah 18 km/jam, berapakah jarak yang ditempuh Ronny selama berlari? 16800 meter 2. John mengendarai mobil dari Jakarta-Bandung berjarak 180 km. Jika waktu tempuhnya adalah 2 jam, berapakah kelajuan mobil John berdasarkan satuan SI? (dalam satuan m/s). 25m/s 3. Sebuah motor berjalan dengan kelajuan 30 m/s. Jika motor itu menempuh jarak 5 km, berapakah waktu tempuh motor tersebut? 166,6 s 4. Howard berjalan kaki dalam waktu 15 menit. Jika jarak yang ditempuhnya adalah 5 km, berapakah kelajuan Howard? 5,5m/s 5. Budi menaiki truk kontainer di jalanan sepi tanpa kendaraan dengan kelajuan 50 m/s. Jika waktu tempuhnya adalah 8,5 sekon, berapakah jarak tempuhnya? 425m 6. Dalam lomba lari, Robert berlari dalam waktu 5 menit. Jika jarak yang ditempuhnya adalah 1 km, berapakah kelajuan lari Robert? 3,33m/s 7. diketahui sebuah benda bergerak dengan persamaan s=3tˆ3-tˆ2+2t-1. jika t = 2sekon, tentukanlah kecepatan dan percepatannya! 8. Grace mengendarai sepeda dengan kelajuan 64 m/s. Jika waktu tempuh sepeda motor tersebut adalah 5 menit, berapakah jarak tempuh sepeda motor tersebut? 4200m 9. Edward Houston mengendarai kapal selama 2 hari 31 menit 24 detik dari Madrid ke Paris. Jika jarak yang ditempuh kapal tersebut adalah 400 km, berapakah kelajuan kapal tersebut?2,28m/s 10. Seekor macan tutul berlari dengan kelajuan 25 m/s. Jika jarak yang ditempuh macan tersebut adalah 25 km, berapakah waktu tempuh kepada macan tersebut? 1000s 11. Morley mengendarai mobil sampai jarak 60 km. Jika waktu tempuh mobil tersebut adalah 20 menit, berapakah kecepatan mobil tersebut? (dalam satuan km/jam) 10km/jam 12. Arin berjalan kaki sepanjang 306 meter dalam waktu 1 menit. Berapakah kelajuan berjalan kaki Arin? 5m/s 13. Mandala berjalan kaki dari rumah ke mal sepanjang 15 kilometer dalam waku 30 menit. Berapakah kelajuan dalam satuan m/s? 8,333m/s 14. Sebuah kereta api berjalan dari Tanjung Priok — Manggarai dengan kelajuan 20 m/s. Jika jarak sesungguhnya adalah 35 km, berapakah waktu tempuh kereta api tersebut? 1750 s 15. Susi berjalan sejauh 62,5 km. Jika waktu tempuh Susi adalah 2,5 jam, berapakah kelajuan berjalan Susi? 0,6944 m/s [sunting]Kelajuan rata-rata 1. Peter mengendarai sebuah mobil. Pada 1 jam pertama, Peter mengendarai mobil dengan kelajuan 30 km/jam. Pada jam kedua, Peter mengendarai mobil dengan kelajuan 50 km/jam. Dan pada jam ketiga, Peter mengendarai mobil dengan kelajuan 20 km/jam. Berapakah kecepatan rata-rata mobil tersebut? 2. Katie berlari pada minggu pagi. Selama 5 menit pertama Katie berlari dengan jarak 8 km, pada 8 menit kedua berlari dengan jarak 6 km dan pada 7 menit ketiga berlari dengan jarak 16 km. Berapakah kecepatan rata-rata berlari tersebut? 3. McLaren mengendarai sepeda. Pada 25 detik pertama McLaren mengendarai dengan kelajuan 5 m/s, pada 20 detik kedua mengendarai dengan kelajuan 10 m/s dan pada 15 detik ketiga mengendarai dengan kecepatan 15 m/s. Berapakah kecepatan rata-rata sepeda tersebut? [sunting]Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) [sunting]Percepatan 1. Lawson mengendarai sebuah mobil dengan kecepatan 15 m/s selama waktu 10 detik. Jika kecepatan akhirnya adalah 35 m/s, tentukan percepatan mobil tersebut? 2. Sarah mengendarai sepeda dengan kecepatan 30 m/s selama 5 detik. Jika kecepatan akhirnya adalah 10 m/s, tentukan perlambatan sepeda tersebut? 3. Sebuah kendaraan meningkatkan kelajuannya dari 20 m/s menjadi 45 m/s. Jika percepatan kendaraan tersebut adalah 5 m/s2, berapakah waktu tempuh tersebut? 4. Sebuah mobil mengurangi kelajuannya menjadi 25 m/s selama 1 menit. Jika perlambatan mobil tersebut 2 m/s2, berapakah kelajuan mobil mula-mula? 5. Sebuah mobil dijalankan dengan kelajuan 7,5 m/s selama 5 detik. Jika kelajuan akhirnya adalah 22,5 m/s, tentukan percepatan dan jarak tempuhnya! 6. Sebuah kendaraan yang bergerak dengan kelajuan 25 m/s direm sehingga memperoleh perlambatan tetap 2 m/s2. Berapakah kelajuannya setelah kendaraan menempuh jarak 150 m? 7. Sebuah mobil dikendarai dengan kecepatan 10 m/s. Setelah 10 detik, kelajuannya menjadi 30 m/s. Tentukan percepatan mobil tersebut beserta jarak tempuhnya! 8. Sebuah mobil mula-mula berhenti, kemudian mobil bergerak dengan kecepatan 20 m/s pada detik ke-5. Dengan percepatan 5 m/s2, mobil tetap melaju selama 1 menit. 9. Sebuah mobil yang berhenti dijalankan dengan percepatan tetap sehingga memperoleh kecepatan 18 m/s dalam waktu 2 sekon. Berapakah percepatan mobil itu? 10. Tentukan nilai dari dari soal nomor 5 jika jarak tempuhnya sudah diketahui! [sunting]GLBB Campuran • Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula diam pada bidang datar licin. Gaya 9 N arah mendatar bekerja pada benda sehingga kecepatannya berubah menjadi 4 m/s. Berapakah daya yang dihasilkan benda? [sunting]Gerak vertikal ke atas 1. Sebuah benda dilemparkan ke atas dengan kecepatan 30 m/s. Hitunglah waktu dan ketinggian bola tersebut ketika mencapai titik tertinggi, jika percepatan gravitasi benda = 9,8 m/s2. 2. (No.1) Berapa lama waktu yang dibutuhkan benda untuk sampai kembali ke tanah? 3. Sebuah benda dilempar tegak lurus ke atas dengan kecepatan 16 m/s. Abaikan gesekan udara dan anggap g= 10m/s². • • Berapakah ketinggian maksimum yang dicapai benda, dan berapa waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian tersebut? • Sekarang kita melempar benda kedua 2 detik setelah benda pertama dilempar. Berapakah ketinggian benda pertama saat benda kedua dilempar? • Berapa kecepatan awal benda kedua harus dilempar agar bertumbukan dengan benda pertama pada ketinggian 9 meter diatas permukaan tanah? [sunting]Hukum Newton 1. Sebuah balok kayu dengan massa 2 kilogram bergerak pada bidang miring (α=30°). Kecepatan awal balok adalah 8 m/s, dan balok berhenti ketika mencapai titik P. Koefisien gesek antara balok dan bidang adalah 0,25 (anggap koefisien gesek statis dan kinetis sama). Asumsikan g= 10m/s². • Buatlah sketsa gambarnya beserta diagram vektor yang bekerja pada balok tersebut, berilah nama masing-masing. • Berapakah waktu yang dibutuhkan balok untuk mencapai titik P? • Berapakah jarak yang ditempuh balok dari awal bergerak sampai titik P? • Ketika balok mencapai titik P, apakah balok akan meluncur kembali ke bawah(berikan alasanmu)? Jika memang meluncur kembali, berapakah waktu yang dibutuhkan balok untuk kembali ke awal titik geraknya? HUKUM NEWTON Hukum I Newton Hukum I Newton berbunyi: “Benda yang dalam keadaan diam akan mempertahankan keadaannya untuk tetap diam dan benda yang sedang bergerak lurus beraturan akan cenderung mempertahankan keadaannya untuk bergerak lurus beraturan dalam arah yang sama selama tidak ada gaya yang bekerja padanya”. Sifat benda untuk mempertahankan keadaannya yang diam tetap diam, yang bergerak lurus beraturan tetap bergerak lurus beraturan disebut inersia benda. Contoh inersia benda adalah: meja yang diam selamanya akan diam (tidak bergerak) selama tidak ada gaya yang bekerja padanya, karung di atas mobil terlempar ke depan ketika mobilnya tiba-tiba berhenti karena tabrakan. Hukum II Newton Hukum II Newton berbunyi “Percepatan sebuah benda yang diberi gaya adalah sebanding dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda” Dalam bentuk rumus hukum II Newton dapat dituliskan: F = m . a Bila gaya lebih dari satu F = gaya (N) m = massa benda (kg) a = percepatan benda (m/s2) Hukum II Newton Hukum II Newton berbunyi “Percepatan sebuah benda yang diberi gaya adalah sebanding dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda” Dalam bentuk rumus hukum II Newton dapat dituliskan: F = m . a Bila gaya lebih dari satu F = gaya (N) m = massa benda (kg) a = percepatan benda (m/s2) • Jika ditarik dengan gaya yang sama mobil-mobilan yang massanya lebih besar (ada beban) percepatannya lebih kecil • Mobil-mobilan yang sama (massa sama) jika ditarik dengan gaya yang lebih besar akan mengalami percepatan yang lebih besar pula Contoh Soal: Sebuah mobil mempunyai massa 3.000 kg. Dari keadaan diam mulai bergerak setelah 12 sekon kecepatan mobil mencapai 6 m/s. Hitunglah gaya yang bekerja pada mobil ! Penyelesaian: Diketahui : m = 3 000 kg vo = 0 m/s vt = 6 m/s t = 12 s Ditanyakan : F = …… ? Jawab : Mencari percepatan (a) ∆v a = --------- Δt (6 – 0) m/s a = --------------- (12 – 0) s a = 0,5 m/s2 Mencari gaya (F) F = m . a F = 3 000 kg . 0,5 m/s2 F = 1 500 N Jadi gaya yang bekerja pada mobil adalah 1 500 N Hukum III Newton Hukum III Newton berbunyi “Setiap ada gaya aksi, maka akan selalu ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan”. Pernyataan di atas menjelaskan bahwa setiap ada gaya aksi akan timbul gaya reaksi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan. Seorang anak yang mendorong tembok, maka dia akan terdorong menjauhi tembok Misalnya jika kamu duduk di atas kursi berat badan kamu mendorong kursi ke bawah sedangkan kursi menahan (mendorong) badan kamu ke atas. Contoh lain: Jika kamu memakai sepatu roda dan mendorong dinding, maka dinding akan mendorong kamu sebesar sama dengan gaya yang kamu keluarkan tetapi arahnya berlawanan, sehingga kamu terdorong menjauhi dinding. Ciri gaya aksi –reaksi: • besarnya sama • arah berlawanan • bekerja pada benda yang berlainan 3. Kelajuan dan Kecepatan Kelajuan adalah besarnya kecepatan suatu objek. Kelajuan tidak memiliki arah sehingga termasuk besaran skalar. Rumus kelajuan adalah sebagai berikut: Keterangan: v = kelajuan rata-rata (m/s) s = jarak (m) t = waktu tempuh (s) Satuan diatas menggunakan SI. Sedangkan jika anda ingin menggunakan satuan km/h. Maka rubah saja satuan jarak menjadi ‘k’ dan waktu tempuh menjadi ‘h’. Kecepatan adalah besaran vektor yang menunjukkan seberapa cepat benda berpindah. Kecepatan juga bisa berarti kelajuan yang mempunyai arah. Misal sebuah mobil bergerak ke timur dengan kecepatan 60 km/jam. Rumus kecepatan tidak jauh berbeda dengan rumus kelajuan bahkan bisa dikatakan sama. Rumusnya adalah sebagai berikut: Keterangan: v = kecepatan rata-rata (m/s) s = perpindahan (m) t = selang waktu (s) (Baca artikel tentang Apa Perbedaan Kecepatan dan Kelajuan?) 4. Gerak Lurus Beraturan Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak yang lintasannya lurus dan kecepatannya tetap. Cara menghitung jarak dari suatu gerak beraturan. Yaitu dengan mengalikan kecepatan(m/s) dengan selang waktu(s). Keterangan: v = kecepatan rata-rata (m/s) s = perpindahan (m) t = selang waktu (s) 5. Gerak Lurus Berubah Beraturan Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak yang lintasannya lurus dan kecepatannya berubah secara beraturan/berpola. Ada dua kemungkinan GLBB, yaitu GLBB dipercepat dan GLBB diperlambat. Rumus GLBB dituliskan sebagai berikut. Keterangan: vt = kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sekon (m/s) v0 = kecepatan awal (m/s) a = percepatan (m/s2) t = selang waktu (s) s = jarak tempuh (m) Selain itu, anda juga bisa menghitung jarak tempuh yang dialami benda yang bergerak lurus berubah beraturan dengan rumus luas matematika. Selengkapnya baca artikel Materi Pelajaran tentang Gerak Lurus Berubah Beraturan. Percepatan adalah perubahan kecepatan dalam satuan waktu tertentu. Percepatan termasuk besaran vektor. Satuan SI percepatan adalah m/s2. Percepatan bisa bernilai positif dan negatif. Bila nilai percepatan positif, hal ini menunjukkan bahwa kecepatan benda yang mengalami percepatan positif ini bertambah (dipercepat). Sedangkan bila negatif, hal ini berarti kecepatannya menurun (diperlambat). Jika gerak suatu benda lurus dan kecepatannya tidak berubah, maka resultan percepatannya adalah 0. Rumus percepatan adalah sebagai berikut. Keterangan: a = percepatan rata-rata (m/s2) = perubahan kecepatan (m/s) = selang waktu (s) C. GLBB dalam Kehidupan 1. Gerak Jatuh Bebas Gerak jatuh bebas adalah gerak sebuah objek yang jatuh dari ketinggian tanpa kecepatan awal yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Benda-benda yang jatuh bebas di ruang hampa mendapat percepatan yang sama. Benda-benda tersebut jika di kenyataan mungkin disebabkan karena gaya gesek dengan udara. Rumus-rumus gerak jatuh bebas adalah sebagai berikut. Keterangan: vt = kecepatan saat t sekon (m/s) g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s2) h = jarak yang ditempuh benda (m) t = selang waktu (s) 2. Gerak Vertikal ke Bawah Gerak Vertikal ke bawah adalah gerak suatu benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal dan dipengaruhi oleh percepatan. Rumus-rumus gerak vertikal ke bawah adalah sebagai berikut. Keterangan: h = jarak/perpindahan (m) v0 = kecepatan awal (m/s) vt = kecepatan setelah t (m/s) g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2) t = selang waktu (s) 3. Gerak Vertikal ke Atas Gerak vertikal ke atas adalah gerak suatu benda yang dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu (v0) dan percepatan g saat kembali turun. Rumus gerak vertikal ke atas adalah sebagai berikut. Di titik tertinggi benda, kecepatan benda adalah nol. Persamaan yang berlaku di titik tertinggi adalah sebagai berikut. Keterangan: tnaik = selang waktu dari titik pelemparn hingga mencapai titik tertinggi (s) v0 = kecepatan awal (m/s) g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2) hmaks = jarak yang ditempuh hingga titik tertinggi (m) Saat mulai turun, persamaannya sama seperti gerak jatuh bebas. Rumusnya adalah: Jadi, dapat disimpulkan bahwa waktu saat naik sama dengan waktu saat turun.