Hukum Newton: Latihan yang Dikomentari dan Dipecahkan

protection click fraud

Di hukum Newton terdiri dari tiga hukum Mekanika Klasik: hukum inersia, hukum dasar dinamika, dan hukum aksi dan reaksi.

Uji pengetahuan Anda dengan 8 pertanyaan di bawah ini dan jangan lewatkan kesempatan untuk mengklarifikasi keraguan Anda dengan mengikuti resolusi setelah umpan balik.

pertanyaan 1

Kaitkan ketiga hukum Newton dengan pernyataannya masing-masing.

Hukum 1 Newton
Hukum II Newton
Hukum III Newton

tanda kurung kiri spasi spasi spasi kurung siku kanan Menentukan bahwa gaya total sama dengan produk massa dan percepatan benda.

tanda kurung kiri spasi spasi spasi kurung siku kanan Menyatakan bahwa untuk setiap aksi ada reaksi dengan intensitas yang sama, arah yang sama dan arah yang berlawanan.

tanda kurung kiri spasi spasi spasi kurung siku kanan Menunjukkan bahwa suatu benda cenderung untuk tetap dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika gaya resultan bekerja padanya.

Lihat jawaban

Jawaban yang benar: (2); (3) dan (1).

hukum inersia (Hukum Newton ke-1): menunjukkan bahwa suatu benda cenderung untuk tetap dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali jika gaya resultan mulai bekerja padanya.

Hukum dasar dinamika (2 Hukum Newton): menentukan bahwa gaya yang dihasilkan sama dengan produk massa dan percepatan tubuh.

instagram story viewer

hukum aksi dan reaksi (Hukum III Newton): menyatakan bahwa untuk setiap aksi ada reaksi yang sama intensitasnya, arahnya sama, dan arahnya berlawanan.

pertanyaan 2

(UFRGS - 2017) Sebuah gaya 20 N diterapkan pada benda bermassa m. Benda bergerak lurus dengan kecepatan bertambah 10 m/s setiap 2 s. Berapakah nilai, dalam kg, dari massa m?

a) 5.
b) 4.
c) 3.
d) 2.
e) 1.

Lihat jawaban

Alternatif yang benar: b) 4.

Untuk mencari nilai massa, mari kita terapkan hukum kedua Newton. Untuk itu, pertama-tama kita perlu menghitung nilai percepatannya.

Karena percepatan sama dengan nilai variasi kecepatan dibagi dengan interval waktu, kita memiliki:

a sama dengan 10 berbanding 2 sama dengan 5 m dibagi s kuadrat

Mengganti nilai yang ditemukan:

F sama dengan m. a 20 sama dengan m.5 m sama dengan 20 di atas 5 sama dengan 4 ruang k g

Jadi, massa tubuh adalah 4 kg.

pertanyaan 3

(UERJ - 2013) Sebuah balok kayu diseimbangkan pada bidang miring 45º terhadap tanah. Intensitas gaya yang diberikan balok tegak lurus terhadap bidang miring sama dengan 2,0 N.

Antara balok dan bidang miring, intensitas gaya gesekan, dalam newton, sama dengan:

a) 0,7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2.0

Lihat jawaban

Alternatif yang benar: d) 2.0.

Dalam diagram di bawah ini, kami mewakili situasi yang diusulkan dalam masalah dan gaya yang bekerja di blok:

Karena balok berada dalam kesetimbangan pada bidang miring, gaya total pada sumbu x dan sumbu y sama dengan nol.

Jadi, kita memiliki persamaan berikut:

f_gesekan = P tanggal 45
N = P karena 45

Jika N sama dengan 2 N dan sin 45° sama dengan cos 45°, maka:

f_gesekan = N = 2 newton

Oleh karena itu, antara balok dan bidang miring, intensitas gaya gesekan sama dengan 2,0 N.

Lihat juga:

bidang miring

Gaya gesekan

pertanyaan 4

(UFRGS - 2018) Tarik tambang adalah kegiatan olahraga di mana dua tim, A dan B, menarik tali dengan ujung yang berlawanan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Asumsikan tali ditarik oleh tim A dengan gaya horizontal modulo 780 N dan tim B dengan gaya horizontal modulo 720 N. Pada saat tertentu, tali putus. Periksa alternatif yang mengisi bagian yang kosong dengan benar pada pernyataan di bawah ini, sesuai urutan kemunculannya.

Gaya total pada tali, sesaat sebelum putus, memiliki modulus 60 N dan menunjuk ke ________. Modul percepatan tim A dan B, sesaat setelah tali putus, berturut-turut adalah ________, dengan asumsi bahwa masing-masing tim memiliki massa 300 kg.

a) kiri - 2,5 m/s² dan 2,5 m/s²
b) kiri - 2,6 m/s² dan 2,4 m/s²
c) kiri - 2,4 m/s² dan 2,6 m/s²
d) kanan - 2,6 m/s² dan 2,4 m/s²
e) kanan - 2,4 m/s² dan 2,6 m/s²

Lihat jawaban

Alternatif yang benar: b) kiri - 2,6 m/s² dan 2,4 m/s².

Gaya yang dihasilkan menunjuk ke arah gaya terbesar, yang dalam hal ini adalah gaya yang diberikan oleh tim A. Oleh karena itu, arahnya ke kiri.

Sesaat setelah tali putus, kita dapat menghitung jumlah percepatan yang diperoleh masing-masing tim melalui hukum kedua Newton. Jadi kita punya:

F dengan subscript A sama dengan m. a dengan subskrip A 780 sama dengan 300. a dengan subskrip A a dengan subskrip A sama dengan 780 di atas 300 a dengan subskrip A sama dengan 2 koma 6 spasi m dibagi s kuadrat

F dengan subscript B sama dengan m. a dengan subskrip B 720 sama dengan 300. a dengan subskrip B a dengan subskrip B sama dengan 720 di atas 300 a dengan subskrip B sama dengan 2 koma 4 m spasi dibagi s kuadrat

Oleh karena itu, teks dengan celah yang terisi dengan benar adalah:

Gaya yang dihasilkan pada tali, sesaat sebelum putus, memiliki modulus 60 N dan menunjuk ke kiri. Modul percepatan tim A dan B, sesaat setelah putusnya tali, berturut-turut adalah, 2,6 m/s² dan 2,4 m/s², dengan asumsi masing-masing tim memiliki massa 300 kg.

Lihat juga: Hukum Newton

pertanyaan 5

(Enem - 2017) Dalam tabrakan depan antara dua mobil, kekuatan sabuk pengaman pada dada dan perut pengemudi dapat menyebabkan kerusakan serius pada organ dalam. Dengan mempertimbangkan keamanan produknya, sebuah pabrikan mobil melakukan pengujian pada lima model sabuk yang berbeda. Tes mensimulasikan tabrakan 0,30 detik, dan boneka yang mewakili penghuninya dilengkapi dengan akselerometer. Peralatan ini mencatat modulus perlambatan boneka sebagai fungsi waktu. Parameter seperti massa boneka, dimensi sabuk dan kecepatan sesaat sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama untuk semua pengujian. Hasil akhir yang diperoleh berupa grafik percepatan terhadap waktu.

Model sabuk mana yang menawarkan risiko cedera internal terendah pada pengemudi?

ke 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5

Lihat jawaban

Alternatif yang benar: b) 2.

Masalahnya memberi tahu kita bahwa gaya yang diberikan oleh sabuk pengaman dapat menyebabkan cedera serius dalam tabrakan langsung.

Oleh karena itu, kita perlu mengidentifikasi, di antara model-model yang disajikan dan di bawah kondisi yang sama, model yang akan memberikan gaya yang kurang kuat pada penumpang.

Dengan hukum kedua Newton, kita memiliki bahwa gaya yang dihasilkan sama dengan produk massa dan percepatan:

F_R = m. Itu

Karena percobaan dilakukan dengan menggunakan boneka dengan massa yang sama, maka resultan gaya terendah pada penumpang akan terjadi ketika percepatan maksimum juga lebih kecil.

Mengamati grafik, kami mengidentifikasi bahwa situasi ini akan terjadi di sabuk 2.

Lihat juga: Hukum Kedua Newton

pertanyaan 6

(PUC/SP - 2018) Sebuah benda berbentuk kubus, masif, dan homogen, dengan massa sama dengan 1500 g, berada dalam keadaan diam di atas permukaan datar dan horizontal. Koefisien gesekan statis antara benda dan permukaan sama dengan 0,40. Sebuah kekuatan F, horizontal ke permukaan, diterapkan di atas pusat massa benda itu.

Grafik mana yang paling mewakili intensitas gaya gesekan statis F_gesekan sebagai fungsi dari intensitas F dari gaya yang diterapkan? Pertimbangkan gaya yang terlibat dalam satuan SI.

Lihat jawaban

Alternatif yang benar: c.

Dalam situasi yang diusulkan oleh masalah, tubuh dalam keadaan diam, sehingga percepatannya sama dengan 0. Mengingat Hukum 2 Newton (F_R= m. a), maka gaya total juga akan sama dengan nol.

Seperti yang dijelaskan dalam soal, ada gaya F dan gaya gesekan yang bekerja pada benda. Selain itu, kami juga memiliki aksi gaya berat dan gaya normal.

Pada gambar di bawah ini, kami menyajikan diagram kekuatan-kekuatan ini:

Pada sumbu horizontal, sementara tubuh tetap diam, kita memiliki situasi berikut:

F_R = F - F_gesekan = 0 F = F_gesekan

Kondisi ini akan berlaku sampai nilai gaya F mencapai intensitas gaya gesekan maksimum.

Gaya gesekan maksimum ditemukan melalui rumus:

F dengan r i t o m á x subskrip akhir subskrip sama dengan mu dengan subskrip e. tidak

Dari gambar yang disajikan di atas, kita melihat bahwa nilai gaya normal sama dengan intensitas gaya berat, karena benda diam pada sumbu vertikal. Kemudian:

N = P = m. g

Sebelum mengganti nilai, kita harus mengubah nilai massa ke sistem internasional, yaitu 1500 g = 1,5 kg.

N = 1,5. 10 = 15 N

Jadi, nilai F_{gesekan max} akan ditemukan dengan melakukan:

F_{gesekan max}= 0,4. 15 = 6 N

Oleh karena itu, F_gesekan pada tubuh akan sama dengan gaya F hingga mencapai nilai 6N, saat tubuh akan berada di ambang pergerakan.

pertanyaan 7

(Enem - 2016) Sebuah penemuan yang berarti kemajuan teknologi yang hebat di Zaman Kuno, katrol komposit atau asosiasi katrol, dikaitkan dengan Archimedes (287 a.. ke 212. .). Aparat terdiri dari menghubungkan serangkaian katrol bergerak dengan katrol tetap. Gambar tersebut menunjukkan kemungkinan pengaturan untuk peralatan ini. Dilaporkan bahwa Archimedes akan menunjukkan kepada Raja Hieram pengaturan lain dari peralatan ini, bergerak sendiri, di atas pasir di pantai, kapal penuh penumpang dan kargo, sesuatu yang tidak mungkin tanpa partisipasi banyak orang laki-laki. Misalkan massa kapal adalah 3000 kg, koefisien gesekan statis antara kapal dan pasir adalah 0,8, dan Archimedes menarik kapal dengan gaya F dengan superskrip panah kanan , sejajar dengan arah gerakan dan dengan modulus sama dengan 400 N. Pertimbangkan kabel dan katrol ideal, percepatan gravitasi sama dengan 10 m/s² dan permukaan pantai benar-benar horizontal.

Jumlah minimum katrol bergerak yang digunakan, dalam situasi ini, oleh Archimedes adalah

a) 3.
b) 6.
c) 7.
d) 8.
e) 10.

Lihat jawaban

Alternatif yang benar: b) 6.

Gaya-gaya yang bekerja pada perahu digambarkan dalam diagram di bawah ini:

Dari diagram, kita perhatikan bahwa perahu, untuk keluar dari keadaan diam, membutuhkan gaya traksi T lebih besar dari gaya gesekan statis maksimum. Untuk menghitung nilai gaya ini, kita akan menggunakan rumus:

F dengan r i t o m á x subskrip akhir subskrip sama dengan mu dengan subskrip e. ruang N

Dalam situasi ini, modulus berat sama dengan modulus gaya normal, kita memiliki:

F dengan r i t o m á x subskrip akhir subskrip sama dengan mu dengan subskrip e. m. g

Mengganti nilai yang diinformasikan, kami memiliki:

F_gesekan_maksimal= 0,8. 3000. 10 = 24.000 N

Kita tahu bahwa gaya F yang dikerjakan oleh Archimedes sama dengan 400 N, jadi gaya ini harus dikalikan dengan faktor tertentu agar hasilnya lebih besar dari 2400 N.

Setiap katrol bergerak yang digunakan menggandakan nilai gaya, yaitu membuat gaya sama dengan F, gaya traksi (gaya yang akan menarik perahu) akan sama dengan 2F.

Menggunakan data masalah, kami memiliki situasi berikut:

1 katrol → 400. 2 = 400. 2¹ = 800 N
2 katrol → 400. 2. 2 = 400. 2 ² = 1600 N
3 katrol → 400. 2. 2. 2 = 400. 2³ = 3200 N
n katrol → 400. 2^tidak > 24.000 N (untuk keluar dari keadaan diam)

Dengan demikian, kita perlu mengetahui nilai n, sehingga:

400.2 pangkat n lebih besar dari 24 spasi 000 2 pangkat n lebih besar dari pembilang 24 spasi 000 di atas penyebut 400 ujung pecahan 2 pangkat n lebih besar dari 60

Kita tahu bahwa 2⁵ = 32 dan itu 2⁶ = 64, karena kita ingin mencari jumlah minimum katrol yang bergerak, maka dengan menggunakan 6 katrol akan memungkinkan untuk menggerakkan perahu.

Oleh karena itu, jumlah minimum katrol bergerak yang digunakan, dalam situasi ini, oleh Archimedes adalah 6.

pertanyaan 8

(UERJ - 2018) Dalam satu percobaan, balok I dan II, masing-masing bermassa 10 kg dan 6 kg, dihubungkan oleh kawat ideal. Mula-mula, gaya dengan intensitas F sebesar 64 N diterapkan pada balok I, menghasilkan tegangan T pada kawat._ITU. Kemudian, gaya dengan intensitas yang sama F diterapkan pada balok II, menghasilkan traksi T_B. Lihatlah skema: