04 Pembahasan Soal UN Fisika SMA 2015 - Dinamika Partikel Hukum Newton

Jika kita lihat soal-soal ujian nasional (UN) fisika di tahun 2015 yang lalu, untuk materi dinamika partikel hukum newton, kita akan mendapati dua buah soal yang muncul. Soal pertama terkait dengan tegangan tali di antara dua benda. Sementara soal yang kedua terkait dengan gerakan benda di bidang miring.


DIALOG
langsung saja, mari kita bahas untuk soal UN 2015 tersebut. Dimulai dari soal yang pertama. Perhatikan Gambar di samping. Jika permukaan meja licin dan benda silinder ditahan dan kemudian dilepaskan, maka besar tegangan tali adalah..  Seperti yang sudah saya jelaskan di dalam video sebelumnya, tentang tegangan tali.  Tidak ada rumus khusus untuk menentukan nilai Tegangan Tali. Nilainya bisa kita ketahui dengan menganalisis gerak dan gaya-gaya yang bekerja pada benda. Untuk mempermudah penyampaian informasi. Sebut saja kedua benda tersebut sebagai benda A dan Benda B. Massa benda A adalah 4 Kg. serta massa benda B adalah 1 kg. dan tugas kita adalah menentukan tegangan tali yang menghubungkan benda A dan Benda B. Untuk menentukan tegangan tali di antara dua benda. langkah pertama yang harus kita lakukan adalah, kita harus memahami gerakan benda-benda tersebut. ketika benda B di tahan, kemudian dilepaskan. Tentu benda A dan Benda B akan bergerak. benda B akan bergerak ke arah bawah. sementara benda A akan bergerak ke arah kanan. Peristiwa gerak dari benda A dan Benda B ini tentu bisa terjadi, sebab benda A berada di atas meja yang sangat-sangat licin. Jika meja tidak licin. menurut kalian, apakah benda A dan B akan bergerak? Coba kalian pikirkan dan bayangkan baik-baik. Selain arah gerak dari masing2 benda. Disini, kalian juga harus memahami bahwa percepatan gerak dari kedua benda tersebut nilainya sama besar. Seharusnya itu cukup jelas. sebab benda A dan Benda B terhubung oleh tali yang tegang. Setelah kalian memahami arah gerak dari masing-masing benda, serta memahami bahwa percepatan kedua benda tersebut sama besar. maka langkah kedua yang harus kita lakukan adalah kita harus menggambar gaya-gaya yang bekerja pada kedua benda tersebut. Kita tahu bahwa setiap benda dipermukaan bumi, memiliki gaya berat. Karena benda A berada di permukaan bidang sentuh, maka bekerja pula gaya normal. karena benda A berada dipermukaan bidang sentuh, dan dia bergerak, maka bekerja pula gaya gesek. namun dari dalam soal, dikatakan bahwa meja tersebut licin. Maka, nilai gaya gesek ini diabaikan. Nilainya dianggap nol. kemudian, yang terakhir. karena benda A dan B ini terhubung oleh tali, maka bekerja pula tegangan tali. Setelah kita memahami gerak benda, serta gaya-gaya yang bekerja pada masing-masing benda. Maka langkah ketiga yang harus kita lakukan adalah merumuskan persamaan gerak dari masing-masing benda tersebut. Jika kita lihat gerakan dari benda A. Tentu kita tahu bahwa benda A bergerak dengan percepatan tertentu. Artinya, pada kasus ini, berlaku hukum 2 newton. Sigma F = m.a Ketika kita belajar tentang hukum II newton, kita tahu bahwa gaya yang dimaksud dari sigma F adalah gaya-gaya dengan arah yang sesumbu dengan arah gerak. Karena arah gerak benda A adalah ke kanan, atau jika dalam diagram cartesian, berarti di sumbu X. Maka, gaya-gaya yang dimaksud dari sigma F merupakan gaya-gaya yang memiliki arah ke sumbu x, atau, gaya yang bisa diuraikan di sumbu x. Gaya normal dan gaya berat milik benda A, memiliki arah vertikal. Kedua gaya ini tidak memiliki pengaruh sama sekali terhadap gerakan benda A. Sebab Jika gaya-gaya ini diuraikan ke sumbu x, hasilnya Nol.  Gaya yang memiliki pengaruh pada benda A, hanyalah gaya tegangan Tali T. Jadi, Sigma F disini hanyalah T, sementara m disini jelaslah Massa benda A.  Jika kita masukan Nilainya, kita akan peroleh bahwa T = 4 kg x a Kita tak tahu nilai T dan Nilai a. Jadi, kita memang hanya bisa mengerjakan sampai disini. Kemudian, jika kita lihat gerakan dari benda B. tentu kita tahu bahwa benda B bergerak dengan percepatan tertentu. Artinya, pada kasus ini, berlaku hukum 2 newton. Sigma F = m.a Kedua gaya yang bekerja pada benda, yaitu gaya berat serta tegangan tali. Keduanya sama-sama memiliki pengaruh terhadap gerakan benda B. Sebab arah kedua gaya tersebut adalah vertikal. sama halnya dengan arah gerak benda, yaitu vertikal. Jika pada benda yang diam, positif negatif dari arah gaya, umumnya menggunakan diagram cartesian. Maka pada benda yang bergerak. Positif negatif dari arah gaya, "sebaiknya", disesuaikan dengan arah gerakan bendanya. Jika arah gaya sesuai dengan arah gerak benda, maka itu adalah gaya positif. Jika arah gaya berlawanan dengan arah gerak benda, maka artinya, itu negatif. Jadi, untuk sigma F = m.a dari benda B ini. Tentu bisa kita tulis sebagai : + Gaya berat - Tegangan Tali = massa B dikali a. Jika kita masukan Nilainya, kita akan peroleh bahwa gaya berat senilai dengan massa benda b dikali percepatan gravitasi, yaitu 1 kg dikali 10 m/s2. Atau senilai 10 N. Kita tidak tahu T. massa benda B adalah 1 kg. serta kita tidak tahu percepatan a. Nah, temen-temen. kurang lebh seperti itulah 3 langkah di fisika, untuk menyelesaikan soal tegangan tali. Selebihnya, penyelesaian dari kasus ini, hanyalah masalah matematika. Jika kita simpulkan kembali. Maka sampai saat ini, kita telah memiliki dua pesamaan, yaitu : T = 4 a, serta 10 - T = a Sebelumnya, kedua persamaan tersebut, cukup sulit kita selesaikan karena masing-masing persamaan, memiliki 2 variabel yang tidak kita ketahui, yaitu T dan a. Di video sebelumnya, saya sudah menjelaskan bahwa ternyata ini adalah permasalahan dua variabel seperti yang biasa kita kerjakan ketika kita belajar matematika di SMP. ketika kita belajar matematika tentang persamaan dua variabel. Kita telah belajar bahwa untuk menyelesaikan soal persamaan dua variabel, kita bisa menggunakan beberapa metode, seperti misalnya meode eliminasi atau metode substitusi. Jadi, Tegangan Tali dan percepatan, sebenarnya bisa sangat mudah ditentukan, cukup dengan menggunakan salah satu metode tersebut. Untuk menentukan percepatan, disini saya mencontohkan pengerjaannya dengan menggunakan metode substitusi. Hal terpenting dari metode ini adalah kita harus menghubungkan kedua persamaan yang ada. Kita bisa memasukan persamaan 1 ke persamaan 2. atau bisa juga memasukan persamaan 2 ke persamaan 1. 10 - T = a,  ini adalah persamaan kedua, yaitu persamaan gerak dari benda B. Kemudian, dari persamaan 1 kita tahu bahwa nilai T = 4 a. Jadi, jika kita masukan persamaan 1 ke persamaan 2, tentu kita akan peroleh : 10 - 4a = a, sehingga kita akan peroleh 10 = 5a atau a sendiri, berarti 10/5 atau senilai dengan 2 m/s kuadrat. Jadi, sampai saat ini kita memahami bahwa, baik benda A maupun Benda B, keduanya bergerak dengan percepatan 2 m/s. Untuk menentukan tegangan tali. Sebenarnya kita juga bisa menggunakan metode eliminasi atau substitusi, seperti halnya ketika kita menentukan percepatan. Namun, karena saat ini kita sudah tahu nilai percepatan. Agar lebih cepat. Kita bisa langsung saja gunakan persamaan yang sudah ada. persamaan yang mengandung variabel T. misalnya saja persamaan 1. yaitu T = 4a. karena kita tahu bahwa a = 2 m/s kuadrat. maka dengan mudah kita peroleh bahwa T = 8 kg m/s kuadrat atau senilai dengan 8 Newton. Soal yang kedua terkait dengan gerakan benda di bidang miring. Sebuah balok dengan massa m dilepaskan dari puncak bidang miring Licin dengan kemiringan teta. Agar percepatan balok pada bidang miring sama dengan 70% percepatan gravitasinya, maka perkiraan nilai sudut teta yang tepat adalah. Ketika sebuah benda diletakan di atas bidang miring yang licin. Tentu benda tersebut akan terperosot, bergerak jatuh, mengikuti bidang miring. Di dalam soal dikatakan bahwa percepatan benda tersebut ketika terperosot adalah senilai dengan 70 persen percepatan gravitasi. setiap benda dipermukaan bumi, memiliki gaya berat. karena benda berada dipermukaan bidang sentuh, maka bekerja pula gaya normal. karena benda berada dipermukaan bidang sentuh, dan bergerak, maka bekerja pula gaya gesek. Namun, karena di dalam soal disebutkan bahwa bidang mirin ini licin. maka gaya gesek di abaikan. atau kita anggap nilainya nol. Kemudian, jelas sekali bahwa tidak ada tegangan tali. karena benda bermassa m ini bergerak dengan percepatan tertentu. Maka artinya, pada kasus ini berlaku hukum II newton sigma F = ma. Seperti yang sudah dijelaskan di soal pertama. Sigma F pada hukum newton, merujuk kepada gaya yang memiliki arah satu sumbu dengan arah gerak. Karena benda bergerak miring ke arah bawah, maka tentu, sigma F yang dimaksud juga sigma F yang memiliki arah miring ke bawah atau miring ke atas. Gaya normal sama sekali tidak memiliki pengaruh terhadap gerakan benda. Namun gaya berat memiliki pengaruh terhadap gerkan benda. seperti yang sudah pernah kita pelajari ketika kita belajar gaya berat di bidang miring. gaya berat ini bisa kita uraikan di sumbu x dan sumbu y bidang mring. Dari sini. Tentu kita bisa melihat bahwa gaya yang bertanggung jawab atas gerakan benda m adalah gaya hasil urai dari gaya berat, yaitu mg sin teta. Jadi, sigma F yang dimaksud di persamaan kita kali ini adalah mg sin teta. Jika kita masukan hal-hal yang telah kita ketahui, yaitu percepatan senilai 70/100 gravitasi. kita akan peroleh sin teta = 70/100 atau senilai dengan 0,7. Nah, temen-temen. Untuk menyelesaikan soal ini. sebenarnya kita memerlukan tabel sinus atau kalkulator. Tapi jika kita tidak memiliki keduanya. Pemahaman kita tentang sudut istimewa, akan sangat membantu. kita bisa coba menghitung nilai dari sinus masing-masing pilihan jawaban. kemudian pilih yang nilainya mendekati 0,7. yaitu sin 45 derajat.

Subscribe Ya !!
Demikianlah Video pembelajaran fisika yang saya buat. Semoga video pembelajaran berisi soal dan pembahasan soal-soal fisika ini bisa bermanfaat untuk anda.  Jangan Lupa Subscribe (berlangganan) channel tersebut, dan berikan komentar jika anda berkenan.

Related Posts: