Soal dan Pembahasan SBMPTN Saintek Fisika-Hukum Newton dan Dinamika Rotasi

Pada artikel kali ini akan dibahas soal-soal  SBMPTN fisika dengan fokus materi Hukum Newton dan Dinamika Rotasi. Adapun soal-soal tersebut berasal dari UMPTN, SNMPTN, SBMPTN, SPMB, UTUL UGM, SIMAK UI dll yang berhasil dikumpulkan dari berbagai sumber.

SBMPTN 2015

1. Sebuah balok bermassa m meluncur dari ketinggian h pada sebuah bidang miring (sudut kemiringan terhadap bidang datar adalah θ) dengan kelajuan tetap. Koefisien gesek kinetik antara balok dan bidang miring adalah μ. Besar gaya gesek kinetik yang bekerja pada balok adalah . . . 

A. μ mg

B. mg

C. μ mg / sin θ

D. mg sin θ

E. mg cos θ

Penyelesaian : 

Dikatakan bahwa kelajuan tetap, artinya tidak ada percepatan dalam sistem tersebut. Dengan menggunakan Hukum Newton pertama maka :

Jadi, jawaban dari persoalan nomor 1 adalah D. mg sin θ.

SBMPTN 2014

2. Sebuah peti bermassa 50 kg ditarik dari A ke B dengan gaya F yang arahnya mendatar. Benda turun dengan percepatan 4,2 m/s². Bila tan θ = ¾ dan μk = 0,5, maka besar gaya F adalah . . .

A. 0,1 N

B. 1,0 N

C. 10,0 N

D. 100,0 N

E. 1000,0 N

Pembahasan :

Dik :

m = 50 kg

a = 4,2 m/s²

tan θ = ¾ → sin θ = 3/5 ; cos θ = 4/5

μk = 0,5

Dit :

Besar gaya F.

Penyelesaian :

Gambar terlebih dahulu gaya-gaya yang bekerja :

Sistem setimbang secara vertikal, maka :

N + F sin θ = mg cos θ

N + F (3/5) = 500 (4/5)

N =400 - 0.6F . . .( Persamaan 1 )

Tinjau sistem secara horizontal :

ΣFx = ma

F cos θ + mg sin θ - fk = ma

F (4/5) + 500 (3/5) - N  (0,5)  = 50 (4,2)

0,8F + 300 - 0,5N = 210

0,8F + 300 - 0,5 (400 - 0,6F) = 210

1,1F = 110

F = 100 N

Jadi, jawaban dari persoalan nomor 2 adalah D. 100,0 N.

SBMPTN 2015

3. Sebuah peti bermassa 50 kg, mula-mula diam diatas lantai horizontal yang kasar (μs = 0,5 dan μk = 0,1). Kemudian peti itu didorong dengan gaya F = 100 N yang arahnya seperti gambar.

Jika sin teta = 0,6 dan cos theta = 0,8, maka gaya gesek yang dialami adalah . . .

A. 50 N     D. 150 N

B. 60 N     E. 250 N

C. 80 N

Pembahasan :

Dik : 

m = 50 kg

μs = 0,5 

μk = 0,1

F = 100 N

Sin θ = 0,6

Cos θ = 0,8

Dit : 

Gaya gesek yang dialami oleh balok.

Penyelesaian : 

Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda. Kemudian, hitung gaya normal benda.

Fy = 0

+F sin θ + N - W = 0

100 . 0,6 + N - 50 . 10 = 0

-60 + N - 500 = 0

N = 560 Newton

Cari gaya gesek statis dan gaya gesek kinetik.

Gaya gesek statis (Fgs).

Fgs = μs . N

       = 0,5 . 420

       = 280 N

Gaya gesek kinetik (Fgk).

F cos θ - Fgk = 0

Fgk = F cos θ

Fgk = 100 . 0,8

Fgk = 80 N

Fgk < Fgs, artinya benda tidak bergerak. 80 N adalah gaya gesek yang dialami oleh benda.

Jadi, jawaban dari persoalan nomor 3 adalah C. 80  N.

SBMPTN 2018

4. Sebuah kotak massanya 6 kg ditarik dengan seutas tali 60 N jika tali membentuk 60° terhadap lantai maka :

1) komponen gaya yang dapat menyebabkan kotak bergerak sebesar 30 N

2) Percepatan benda 5 m/s² jika lantai licin

3) Gaya normalnya 60(1-√3/2) N

4) Koefisien gesek kinetik nya 0,5 jika kotak bergerak lurus beraturan

Penyelesaian : 

1) F cos 60° = 60 x 1/2 = 30 N (Pernyataan 1 benar)

2) Gunakan Hukum 2 Newton

Fx = ma

F cos 60° = m . a

a = 30 / 6

a = 5 m/s² (Pernyataan 2 benar)

3) Tinjau sumbu y

Fy = 0

N + F sin 60° - W = 0

N + 60 1√3 / 2 - 60 = 0

N = 60 - 60 1√3 / 2

N = 60(1-1√3 / 2) N (Pernyataan 3 benar)

4) Tinjau sumbu x, benda bergerak GLB maka gunakan Hukum 1 Newton

Fx = 0

F cos 60° - Fg = 0

60 1/ 2 - (60 - 60 1√3 / 2) . μk = 0

(60 - 60 1√3 / 2) . μk  = 30

8.03 . μk = 30

μk = 3.75 (Pernyataan 4 salah)

Jadi, jawaban dari persoalan nomor 4 adalah A. 1, 2, dan 3 benar.

SBMPTN 2013

5. Seorang pemadam kebakaran yang beratnya 650 N meluncur turun sepanjang tiang vertikal dengan percepatan rata-rata sebesar 3 m/s². Gaya vertikal rata-rata yang dilakukan orang tersebut pada tiang adalah . . .

A. 450 N

B. 455 N

C. 550 N

D. 555 N

E. 650 N

Pembahasan :

Dik : 

w = 650 N

a = 3 m/s²

Dit : 

Gaya vertikal yang terjadi pada tiang.

Penyelesaian : 

Tinjau gaya-gaya secara vertikal.

ΣFy = ma

w - T = ma

T = w-ma

T = mg - ma

T = m(g-a)

T = 65(10-3)

T = 455 N

Jadi, jawaban dari persoalan nomor 5 adalah B. 455 N.

SBMPTN 2014

6. sebuah kotak diletakkan pada bak mobil terbuka yang sedang mulai bergerak dengan percepatan 6 m/s². massa kotak adalah 40 kg, jika koefisien gesekan statik dan kinetik antara lantai bak terbuka dan kotak berturut-turut adalah 0,8 dan 0,5, maka gaya gesekan yang diberikan lantai bak terbuka pada kotak adalah sebesar . . .

A. 120 N

B. 160 N

C. 200 N

D. 240 N

E. 320 N

Pembahasan :

Dik : 

m = 40 kg

a = 6 m/s

μs = 0,8

μk = 0,5 

Dit :

Gaya gesekan antar kotak dan lantai bak mobil terbuka.

Penyelesaian :

Tinjau dulu sumbu y.

ΣFy = 0

N - w = 0

N = w

N = 400

Tinjau sumbu x.

ΣFx = ma

Fgk = ma

Fgk = 40 . 6

Fgk = 240 N

Jadi, jawaban dari persoalan nomor 6 adalah D. 240 N.

SBMPTN 2017

7. Sebuah lemari besi dengan berat 300 N (awalnya dalam keadaan diam) ditarik oleh sebuah gaya dengan arah membentuk sudut θ di atas garis mendatar (cos θ =3/5). Apabila koefisien gesek statis dan kinetik antara lemari dan lantai berturut-turut adalah 0,5 dan 0,4, gaya gesek kinetik yang bekerja pada lemari besi adalah 72 N, dan besar percepatan lemari besi dan gaya yang menarik lemari besi berturut-turut adalah . . .

A. 18/30 m/s² dan 90 N

B. 18/30 m/s² dan 150 N

C. 18/30 m/s² dan 210 N

D. 0 m/s² dan 150 N

E. 0 m/s² dan 90 N

Dik : 

w = 300 N

cos θ =3/5 → sin θ =4/5

μs = 0,5

μk = 0,4

Fgk = 72 N

Dit :

Besar percepatan lemari besi dan gaya yang menarik lemari besi.

Penyelesaian :

Mencari gaya yang menarik lemari besi F, terlebih dahulu tinjau sumbu vertikal.

ΣFy = 0

N+F sin θ - W = 0

N = W - F sin θ

Gaya gesek kinetik yang bekerja pada lemari besi.

Fgk = μk . N

72 = 0,4 . (300 - F . 4/5)

300 - F . 4/5 = 180

4/5 . F = 120

F = 150 N

N = 300 - 150 . 4/5

N = 180 N

Hitung gaya gesek statis lemari besi.

Fgs = μs . N

Fgs = 0,5 .180

Fgs = 90 N

Fgs = F cos θ (Gaya tarik pada sb x)

90  = 150 . 3/5

90 = 90

Artinya benda baru akan bergerak, sehingga percepatan lemari besi adalah 0.

Jadi, jawaban dari persoalan nomor 7 adalah E. 0 m/s² dan 90 N.

Silahkan bertanya melalui kolom komentar bagi yang sekiranya belum jelas ^^ .

Bagikan Artikel ini