Kumpulan Soal UN tentang Bidang Miring dan Pembahasan

martha yunanda fisika

Pada halaman ini akan kita bahas tentang Dinamika Gerak pada bidang miring. Soal soal yang akan kita bahas dikutip dari beberapa soal ujian nasional dalam beberapa tahun terakhir.

Pembahasan ini akan kita bagi dalam beberapa tipe bentuk soal. Silakan disimak,

Tipe I: Menghitung Gaya Normal pada Bidang Miring
Balok dengan massa 10 kilogram dibiarkan pada bidang miring sehingga meluncur. Jika sudut antara bidang miring dan tanah 30 derajat dan percepatan gravitasi 10 m/s²,  Jika permukaan dianggap licin maka gaya normal yang bekerja pada balok tersebut adalah...
A. 100 N
B. 50√3 N
C. 80 N
D. 60 N
E. 50 N

Pembahasan :
Diketahui : m = 10 kg, g = 10 m/s², θ = 30^o
Dit : N = .... ?

Langkah pertama akan kita gambarkan semua gaya yang bekerja pada bidang miring tersebut,

Karena yang akan dicari gaya Normal, maka anda perhatikan gaya secara vertikal. Adapun gaya tersebut adalah N dan .
Resultan gaya pada arah tersebut haruslah 0.
$\Sigma F_y =0 \\ N-W_y=0 \\ N=W_y \\ N= mg \cos \theta = 10.10. \frac {1}{2}\sqrt 3 \\ N= 50 \sqrt 3$
Answer B

Tipe II: Menghitung Percepatan Benda

Benda dengan massa 5 kg berada pada bidang miring. Kemudian benda tersebut ditarik dengan tali ke arah atas bidang miring. Jika sudut antara lantai dan bidang miring $37^0$. Bila koefisien gesekan bidang miring tersebut 0,4 dan dibutuhkan gaya 71 N untuk menarik benda itu. Percepatan benda tersebut adalah... ( asumsi gravitasi  (10 m/s² )
A. 5 m/s²
B. 3 m/s²
C. 2,5 m/s²
D. 2 m/s²
E. 0,5 m/s²

Pembahasan:
Diketahui : m = 5 kg, θ = 37^o, F = 71 N, μ = 0,4, g = 10 m/s²
Ditanya : a = .... ?

Langkah Pertama, anda harus gambarkan gaya yang bekerja pada bidang miring tersebut. Berikut ilustrasi gambar gayanya,

Kita akan tinjau resultan gaya terhadap sumbu x dan sumbu y.
Berikutnya, karena benda memiliki percepatan, artinya benda tersebut bergerak. Dengan demikian akan digunakan rumus Hukum Newton II

Tinjauan Resultan Gaya Sumbu y benda diam.
$\Sigma F_y =0 \\ N-W_y=0 \\ N=W_y \\ N= mg \cos \theta = 5.10. \frac {3}{5} \\ N= 30$

Tinjauan Resultan Gaya sumbu x-benda bergerak.
$\Sigma F_x =m.a \\ F- mg \sin \theta -\mu.N=m.a \\ 71-30-16=5a \\ a=5m/s^2$

Answer A

Tipe III: Menghitung Perbandingan Energi Potensial dan Kinetik

Sebuah balok dengan massa M dilepaskan dari puncak bidang miring dengan ketinggian l seperti gambar di atas. Perbandingan Energi potensial dan energi kinetik benda pada titik K adalah...
A. Ep : Ek = 1 : 3
B. Ep : Ek = 1 : 2
C. Ep : Ek = 2 : 1
D. Ep : Ek = 2 : 3
E. Ep : Ek = 3 : 2


Pembahasan :
Sesuai hukum kekekalan energi mekanik, berlaku
Em=Em
Ep1+Ek1 = Ep2+Ek2
mgh+ 0 = mg 1/3 h + Ek2  (Ek1=0 karena benda tidak memiliki kecepatan awal/ kecepatan awal=0).
Ek2= 2/3 mgh

Ep2:Ek2 = 1/3 mgh : 2/3 mgh = 1:2.

Answer : B

TIPE IV: Menghitung Gaya yang Dibutuhkan

Balok dengan massa 20kg berada di atas bidang miring dengan koefisien gesekan 1/3. Jika sudut yang dibentuk bidang miring tersebut 53 derajat dengan lantai, dan benda mengalami percepatan3 m/s², Gaya yang dialami benda tersebut adalah..
A. 260 N
B. 220 N
C. 160 N
D. 80 N
E. 60 N

Pembahasan :
Diketahui : m = 20 kg, a = 3 m/s², μ = 1/3, θ = 53^o
Ditanya : F ?

Hampir sama dengan soal tipe II, anda harus melukis gaya gaya yang bekerja pada benda tersebut.

Tinjauan Resultan Gaya Sumbu y benda diam.
$\Sigma F_y =0 \\ N-W_y=0 \\ N=W_y \\ N= mg \cos \theta = 20.10. \frac {3}{5} \\ N= 120$

Tinjauan Resultan Gaya sumbu x-benda bergerak.
$\Sigma F_x =m.a \\ F- mg \sin \theta -\mu.N=m.a \\ F-160-40=60 \\ =260 N$

Tips: Anda bisa hafalkan rumus
F - w sin 53^o -μ w cos 53^o = m.a
Dimana yang pakai koefisiesn gesek 'cos'. HARAP HATI HATI UNTUK ARAH F.

Jadi, gaya F yang bekerja menarik benda ke atas adalah 260 N.

Jawaban : A.

Share on Facebook

Share on Twitter

Share on LinkedIn