Sebuah benda bermassa 2 kg yang mula-mula diam, bergerak sepanjang garis lurus mendatar karena gaya 10 N. Kelajuan benda pada detik kelima sejak benda mulai bergerak adalah....

Soal di atas merupakan gabungan dari soal GLBB dan Hukum II Newton. Langkah awal adalah mencari percepatan motor dengan menggunakan rumus Hukum II Newton, yaitu:

 

Keterangan:

a = percepatan (m/s)

 = resultan gaya yang bekerja (N)

m = massa benda (kg)

Pada soal diketahui, m = 150 kg, v₀ = a m/s,  = 300 N, s = 50 m, v_t = 20 m/s, maka:

percepatan benda:

 

Karena nilai percepatannya positif, dan benda berpindah sejauh 50 m, maka v₀ = ....?

 

Jadi, nilai a sebesar  m/s. 

Diketahui :

Kereta cepat yang memiliki 6 gerbong penumpang memiliki spesifikasi : 

Ditanya :

1. Jika kereta mulai bergerak dari keadaan diam dan dipercepat 0,2 m/s², berapa waktu yang diperlukan kereta untuk mencapai kelajuan maksimumnya?
2. Berapa besar gaya rata-rata yang diperlukan kereta untuk mencapai percepatan 0,2 m/s²?

Jawab :

1. Jika kereta mulai bergerak dari keadaan diam dan dipercepat 0,2 m/s², berapa waktu yang diperlukan kereta untuk mencapai kelajuan maksimumnya?
   Kereta cepat yang bergerak dari keadaan diam mengalami gerak lurus berubah beraturan dipercepat, sehingga :
   
   Berdasarkan perhitungan, waktu yang diperlukan kereta untuk mencapai kelajuan maksimumnya adalah 250 s.
    
2. Berapa besar gaya rata-rata yang diperlukan kereta untuk mencapai percepatan 0,2 m/s²?
   Kereta cepat dalam soal ini memiliki 6 gerbong penumpang dan 1 lokomotif sehingga massa total kereta (tidak termasuk penumpang) adalah :
   
   Ketika kereta cepat ini bergerak, maka berlaku hukum II Newton. Sehingga gaya rata-rata yang diperlukan kereta untuk mencapai percepatan 0,2 m/s² adalah 
   
   Berdasarkan hitungan di atas, gaya rata-rata yang diperlukan kereta untuk mencapai percepatan 0,2 m/s² adalah 50.000 N.

Diketahui:

m = 2 kg

v₀ = 0 m/s (diam)

F = 6 N

t = 5 s

Ditanya: v_t = ...?

Jawaban:

Gaya yang bekerja pada suatu benda dapat menyebabkan perubahan kecepatan. Gerak benda yang diberi gaya dapat berubah menjadi dipercepat atau diperlambat sebagaimana yang dinyatakan oleh hukum II Newton, yang berbunyi "Jika ada resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda, maka akan dihasilkan suatu percepatan dalam arah yang sama dengan resultan gaya. Besarnya percepatan tersebut berbanding lurus terhadap resultan gaya dan berbanding terbalik terhadap massa bendanya". 

Dengan menggunakan persamaan hukum II Newton didapatkan:

 

Percepatan benda adalah 3 m/s², sehingga dengan menggunakan persamaan kecepatan pada GLBB didapatkan:

 

Jadi, kelajuan benda setelah 5 s adalah 15 m/s. 

Diketahui :

Ditanya : v_t

Jawab :

Mobil yang bergerak dari keadaan diam akan mengalami percepatan. Menurut Hukum II Newton, besar percepatan suatu benda yang bergerak sebanding dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut. Sehingga dalam soal di atas, kelajuan mobil saat 10 s adalah 

Dengan demikian, kelajuan mobil 10 sekon kemudian adalah 28 m/s.

Diketahui : 

m = 4 kg

F = 10 N

t = 6 s

v_t = 15 m/s

v₀= 0 m/s (diam)

Ditanya : s .... ?

Penyelesaian

Soal ini dapat diselesaikan menggunakan persamaan GLBB dengan terlebih dahulu mencari percepatan menggunakan persamaan Hukum II Newton sebagai berikut

Persamaan GLBB

$$s=v_{o}t+a{t}^2$$

dimana s adalah jarak, v₀ adalah kecepatan awal, t adalah waktu.

Hukum II Newton

$$F=ma$$

dimana F adalah gaya, m adalah massa dan a adalah percepatan. Maka Perecepatan bendanya adalah 

$$a=\frac{F}{m}=\frac{10}{4}=2,5\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$$

Maka jarak yang ditempuh setelah 6 sekon adalah 

$$\begin{array}{rcl}s& =& v_{o}t+a{t}^2\\ & =& \left(0\right)\left(6\right)+\left(2,5\right){\left(6\right)}^2\\ & =& 45\mathrm{m}\end{array}$$

Oleh karena itu, jawabannya adalah B.