Besar gaya sentuh antara kedua benda adalah 420 N. Hasil ini diperoleh dengan menggunakan prinsip Hukum Newton. Simak penjelasan berikut!

Pembahasan

A.  Hukum Newton tentang Gerak

Hukum I Newton: "Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, mka benda mula-mula diam akan senantiasa diam, sedangkan benda yang mula-mula bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap."

Secara matematis, Hukum I Newton dirumuskan sebagai berikut.

∑F = 0

Hukum II Newton: "Percepatan yang dihasilkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dan searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda."

Secara matematis, Hukum II Newton dirumuskan sebagai berikut.

a = ∑F / m     atau      ∑F = ma

dengan

F = gaya (N)

a = percepatan benda (m/s²)

m = massa benda (kg)

Hukum III Newton: "Jika suatu benda memberikan gaya pada benda lain, maka benda yang dikenai gaya akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang diterima dari benda pertama tetapi arahnya berlawanan."

Secara matematis, Hukum II Newton dirumuskan sebagai berikut.

∑F aksi = - ∑F reaksi

B.  Gaya Berat

Gaya berat adalah gaya yang dialami benda karena pengaruh gravitasi di suatu tempat. Gaya berat benda di bumi dapat dirumuskan sebagai berikut.

W = mg

dengan

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (10 m/s² atau 9,8 m/s²)

W = berat benda (N)

C.  Gaya Gesek

Gaya gesek adalah gaya yang arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek dibedakan menjadi dua macam, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis.

Gaya gesek statis adalah gaya yang bekerja saat benda diam atau tepat akan bergerak. Gaya gesek statis dapat dirumuskan sebagai berikut.

fs = μs N

dengan

N = gaya normal (N)

μs = koefisien gesek statis

fs = gaya gesek statis (N)

Jika fs < F ---> benda tetap diam

Jika fs = F ---> benda tepat akan bergerak

Gaya gesek kinetis adalah gaya yang bekerja saat benda bergerak. Gaya gesek statis dapat dirumuskan sebagai berikut.

fk = μk N

dengan

N = gaya normal (N)

μk = koefisien gesek kinetis

fk = gaya gesek kinetis (N)

C.  Gaya Normal

Gaya normal adalah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan dengan benda yang arahnya tegak lurus terhadap bidang tersebut. Gaya normal disebut juga gaya sentuh.

Diketahui

Massa benda A, m₁ = 40 kg

Massa benda B, m₂ = 60 kg

Gaya dorong F = 700 N

Koefisien gesek kinetis μk = 0,5

Ditanya

Besar gaya sentuh antara kedua benda F₁₂ = F₂₁

Penyelesaian

Perhatikan gambar di attachment!

Tinjau benda A

ΣFy = 0

N₁ - W₁ = 0

N₁ = W₁ = m₁ × g = 40 × 10 = 400 N

ΣFx = ma

F - f₁ - F₂₁ = m₁a

F - μk × N₁ - F₂₁ = m₁a

700 - 0,5 (400) - F₂₁ = 40a

700 - 200 - F₂₁ = 40a

500 - F₂₁ = 40a

F₂₁ = 500 - 40a ..... (persamaan 1)

Tinjau benda B

ΣFy = 0

N₂ - W₂ = 0

N₂ = W₂ = m₂ × g = 60 × 10 = 600 N

ΣFx = ma

F₁₂ - f₂ = m₂a

F₁₂ - μk × N₂ = m₂a

F₁₂ - 0,5 (600) = 60a

F₁₂ - 300 = 60a

F₁₂ = 300 + 60a ..... (persamaan 2)

Substitusikan persamaan 1 dan 2

F₂₁ = F₁₂

500 - 40a = 300 + 60a

500 - 300 = 60a + 40a

200 = 100a

a = 200/100

a = 2 m/s²

Menghitung gaya sentuh antara benda A dan B

Masukkan nilai a ke persamaan 1 atau 2

F₁₂ = 60a + 300

F₁₂ = 60 (2) + 300

F₁₂ = 120 + 300

F₁₂ = 420 N

F₂₁ = F₁₂ = 420 N

Kesimpulan

Jadi, besar gaya sentuh antara kedua benda adalah 420 N.

Pelajari lebih lanjut

1. Menentukan gaya gesek: www.yomemimo.com/tugas/21597239

2. Menentukan percepatan dan gaya tegang tali pada katrol: www.yomemimo.com/tugas/21624202

3. Menentukan percepatan dan gaya tegang tali pada tiga balok: www.yomemimo.com/tugas/21083583?source=aid22218015

Detail jawaban

Kelas: 10

Mapel: Fisika

Bab: Hukum Newton tentang Gerak

Kode: 10.6.6

Kata kunci: gaya, Newton, balok, datar, normal, gesek, sentuh, gerak, benda, dorong, kinetis