Hukum Newton: latihan soal dengan penyelesaian langkah demi langkah

Latihan soal Hukum Newton gratis dengan diagram, petunjuk, dan pembahasan lengkap. Nilai baru setiap kali, dalam tiga tingkat: dorongan dengan gesekan, bidang miring, meja dan katrol.

Soal latihan gratisMudah
45 kgF = ?a = 2,5 m/s²μ = 0,25

Sebuah peti 45 kg ditarik di lantai dengan tali horizontal. Koefisien gesek kinetisnya 0,25. Gunakan g = 9,81 m/s². Gaya tarik berapa F yang memberi peti percepatan 2,5 m/s²?

m = 45 kgμ = 0,25a = 2,5 m/s²g = 9,81 m/s²
N
Soal berikutnya →
Berlatih Hukum Newton secara gratisBerlatih Hukum Newton sekarang5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.

Yang Anda latih

  1. Mudahdorongan dengan gesekan
  2. Sedangbidang miring
  3. Sulitmeja dan katrol

Cara menyelesaikan soal Hukum Newton

  1. Gambar diagram benda bebas dengan setiap gaya yang bekerja pada benda.
  2. Pilih arah positif searah gerak.
  3. Uraikan gaya menjadi komponen sejajar dan tegak lurus terhadap gerak (pada bidang miring: m·g·sin θ sejajar, m·g·cos θ menekan bidang).
  4. Terapkan ΣF = m·a searah gerak; gesekan adalah μ·N yang melawan gerak.

Kesalahan umum

  • Memakai m·g sebagai gaya normal pada bidang miring.
  • Tertukar sin dan cos sudut kemiringan.
  • Memperlakukan massa yang terhubung secara terpisah tanpa tegangan tali bersama.

Rumus utama

Hukum kedua
ΣF = m·a
Berat
W = m·g
Gesekan kinetik
Ff = μ·N
Pada bidang miring
sejajar: m·g·sin θ, normal: m·g·cos θ

Pelajari Hukum Newton dari nol

Sebelum ini: Kinematika

1Apa kata hukum Newton

Kinematika menggambarkan gerak. Hukum Newton menjelaskannya: benda mengubah kecepatannya hanya ketika gaya neto bekerja padanya.

  • Hukum pertama: jika gaya-gaya pada benda seimbang, benda tetap diam atau terus bergerak dengan kecepatan konstan.
  • Hukum kedua: gaya neto memberi percepatan searah dengannya. Gaya lebih besar, percepatan lebih besar. Massa lebih besar, percepatan lebih kecil.
  • Hukum ketiga: jika A mendorong B, maka B mendorong balik A dengan gaya sama besar dalam arah berlawanan.

Hukum kedua adalah yang Anda pakai untuk menghitung:

ΣF = m · a

ΣF (“jumlah F”) adalah gaya neto: semua gaya dijumlahkan beserta tandanya. Gaya dalam newton (N), massa dalam kg, dan percepatan dalam m/s². Satu newton memberi 1 kg percepatan 1 m/s².

Tes mandiri Gaya neto 12 N bekerja pada kereta dorong 4 kg. Berapa percepatannya?
  1. 0,33 m/s²
  2. 16 m/s²
  3. 3 m/s²
  4. 48 m/s²

Jawaban: 3 m/s². a = ΣF/m = 12/4 = 3 m/s². Mengalikan (48) atau membagi massa dengan gaya (0,33) adalah kekeliruan yang umum. Periksa satuannya: N/kg = m/s².

2Gaya-gaya yang Anda temui

Sebagian besar soal memakai empat jenis gaya yang sama. Gambar masing-masing sebagai panah pada benda: gambar ini adalah diagram benda bebas.

FFf​Nm·gm
  • Berat W = m·g, lurus ke bawah, dengan g = 9,81 m/s².
  • Gaya normal N: permukaan mendorong balik, tegak lurus permukaan. Pada lantai datar tanpa gaya vertikal lain, N = m·g.
  • Gesekan Ff = μ·N, sepanjang permukaan dan melawan gerak. μ (mu) adalah koefisien gesek, bilangan seperti 0,3.
  • Tegangan T pada tali, menarik sepanjang tali. Tali ringan memiliki tegangan yang sama di kedua ujung.

Lalu jumlahkan gaya-gaya sepanjang arah gerak. Pada diagram, ΣF = F − Ff, karena gesekan mengarah ke belakang.

Tes mandiri Balok 2 kg meluncur di lantai datar. Koefisien gesek kinetik 0,5 dan g = 9,81 m/s². Berapa gaya geseknya?
  1. 1 N
  2. 19,62 N
  3. 4,9 N
  4. 9,81 N

Jawaban: 9,81 N. N = m·g = 2 · 9,81 = 19,62 N dan Ff = μ·N = 0,5 · 19,62 = 9,81 N. 19,62 N adalah gaya normal, tanpa μ. 1 N melupakan g: μ·m bukan gaya.

3Benda pada bidang miring

Pada bidang miring, uraikan berat menjadi dua bagian. Ambil sudut θ bidang miring terhadap horizontal.

m·gm·g·sin θm·g·cos θNFf​θ
  • m·g·sin θ menarik benda ke bawah sepanjang bidang miring.
  • m·g·cos θ menekannya ke bidang miring. Gaya normal mengimbangi bagian ini, jadi N = m·g·cos θ.

Gesekan kemudian μ·m·g·cos θ, mengarah ke atas bidang miring ketika benda meluncur turun. Bidang miring yang lebih curam memberi sin θ lebih besar dan cos θ lebih kecil, sehingga benda bertambah cepat lebih cepat.

Dua benda yang dihubungkan tali melalui katrol bergerak dengan percepatan yang sama. Perlakukan dulu sebagai satu sistem dengan massa total, lalu tinjau satu benda saja untuk mencari tegangan.

4Metode ini selangkah demi selangkah

  1. Gambar diagram benda bebas dengan setiap gaya pada benda. Jangan lupakan berat dan gaya normal.
  2. Pilih arah positif searah gerak.
  3. Uraikan gaya menjadi komponen sepanjang dan tegak lurus gerak. Pada bidang miring: m·g·sin θ sepanjang, m·g·cos θ ke dalam bidang miring.
  4. Gunakan gaya-gaya yang tegak lurus untuk mencari N. Tidak ada percepatan pada arah itu.
  5. Cari gesekan dengan Ff = μ·N, melawan gerak.
  6. Terapkan ΣF = m·a sepanjang gerak lalu selesaikan untuk yang tidak diketahui.

5Contoh soal lengkap

Ikuti setiap langkah. Cobalah menebak langkah berikutnya sebelum membukanya.

Contoh soal

Balok 10 kg meluncur menuruni bidang miring bersudut 30° terhadap horizontal. Koefisien gesek kinetik 0,2. Gunakan g = 9,81 m/s². Tentukan percepatan a balok sepanjang bidang miring.

1

Uraikan beratnya

m·g = 10 · 9,81 = 98,1 N
sejajar bidang: 98,1 · sin 30° = 49,05 N tegak lurus bidang: 98,1 · cos 30° = 84,96 N
m·g49,05 N84,96 NNFf​30°
2

Gaya normal

Tidak ada gerak ke dalam bidang miring, jadi gaya normal mengimbangi bagian berat yang menekan ke dalamnya.

N = 84,96 N
3

Gesekan

Balok meluncur turun, jadi gesekan mengarah ke atas bidang miring.

Ff = μ·N = 0,2 · 84,96 = 16,99 N
4

Hukum kedua Newton

Anggap arah turun bidang miring sebagai positif.

m·a = 49,05 − 16,99 = 32,06 N
a = 32,06 / 10 = 3,21 m/s²
5

Periksa jawabannya

Tanpa gesekan percepatannya g·sin 30° = 4,905 m/s². Gesekan harus membuatnya lebih kecil, dan 3,21 m/s² memang lebih kecil. Massa saling meniadakan: a = g·(sin θ − μ·cos θ).

Jawaban

Balok dipercepat menuruni bidang miring pada a ≈ 3,21 m/s².

6Kesalahan umum

  • Mencampuradukkan sin dan cos pada bidang miring. Sepanjang bidang miring adalah sin θ, ke dalam bidang miring adalah cos θ.
  • Memakai N = m·g pada bidang miring, atau ketika tali menarik sebagian ke atas. Cari N dari gaya-gaya yang tegak lurus gerak.
  • Membiarkan gesekan mengarah ke arah yang salah. Ia selalu melawan gerak.
  • Melupakan sebuah gaya, misalnya berat massa yang tergantung, atau menghitung sebuah gaya dua kali.
  • Memakai ΣF = m·a hanya dengan gaya yang diberikan, bukan gaya neto.
Tes mandiri Balok 4 kg berada diam pada bidang miring 30°. Dengan g = 9,81 m/s², bagian berat mana yang menariknya turun sepanjang bidang miring?
  1. 19,62 N
  2. 22,65 N
  3. 33,98 N
  4. 39,24 N

Jawaban: 19,62 N. Sepanjang bidang miring: m·g·sin 30° = 39,24 · 0,5 = 19,62 N. 33,98 N memakai cos θ, yaitu bagian ke dalam bidang miring. 39,24 N adalah seluruh berat.

7Seperti apa soal ujiannya

  • Mudah: dorongan dengan gesekan di lantai datar, dua balok yang didorong bersama, atau orang di atas timbangan dalam lift.
  • Sedang: bidang miring: balok yang meluncur turun, peti yang didorong naik dengan kelajuan konstan, atau kereta luncur yang ditarik tali dengan sudut.
  • Sulit: meja dan katrol: balok di meja atau bidang miring yang diikat melewati katrol pada massa tergantung. Cari percepatan bersama dan tegangan.

Pada kelajuan konstan percepatan nol, jadi gaya-gaya seimbang: ΣF = 0.

Pelajari selangkah demi selangkah di aplikasiPelajari selangkah demi selangkah di aplikasi

Contoh dengan pembahasan

Contoh 1Mudah
m = 30 kgF = 65 Nμ = 0,2a = ?

Sebuah peti 30 kg didorong di atas lantai dengan gaya horizontal 65 N. Koefisien gesek kinetiknya 0,2. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari percepatan a peti tersebut.

m = 30 kgF = 65 Nμ = 0,2g = 9,81 m/s²

Tentukan a (m/s²)

Tampilkan petunjuk
  1. Pada lantai datar, gaya normal sama dengan berat: N = m·g.
  2. Gesekan sebesar μ·N dan arahnya melawan gerak.
  3. gesekan = 58,86 N.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Hukum kedua Newton: gaya total pada suatu benda sama dengan massanya dikali percepatannya, ΣF = m·a. Gambar diagram benda bebas, pilih arah positif searah gerak, dan jumlahkan semua gaya dalam arah tersebut: gaya luar, gesekan μ·N yang melawan gerak, dan komponen gaya gravitasi.

Gaya gesek

N = m·g = 30·9,81 = 294,3 N
Ff = μ·N = 0,2·294,3 = 58,86 N

Hukum kedua Newton

a = (F − Ff)/m = (65 − 58,86)/30 = 0,2047 m/s²

Jawaban

a = 0,2047 m/s²
Contoh 2Sedang
25 kg35°F = 140 Nμ = 0,25

Sebuah kereta luncur 25 kg ditarik di atas salju datar dengan tali yang membentuk 35° di atas horizontal dengan gaya 140 N. Koefisien gesek kinetisnya 0,25. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari percepatan a kereta luncur.

m = 25 kgF = 140 Nθ = 35°μ = 0,25g = 9,81 m/s²

Tentukan a (m/s²)

Tampilkan petunjuk
  1. Uraikan tarikan menjadi F·cos θ (ke depan) dan F·sin θ (ke atas).
  2. Arah vertikal: N + F·sin θ = m·g. Gesekannya μ·N.
  3. N = 164,9 N.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Newton’s second law: the net force on a body equals its mass times its acceleration, ΣF = m·a. Draw a free-body diagram, choose a positive direction along the motion, and add every force in that direction: applied forces, friction μ·N against the motion, and the components of gravity.

Gaya normal

N = m·g − F·sin θ = 245,3 − 140·sin 35° = 164,9 N

Gaya horizontal

m·a = F·cos θ − μ·N = 114,7 − 41,24
a = 73,44/25 = 2,938 m/s²

Jawaban

a = 2,938 m/s²
Contoh 3Sulit
m1​ = 7 kg0,5 kgtanpa gesekan

Sebuah balok 7 kg di atas meja horizontal dihubungkan dengan tali ringan melalui katrol licin ke beban tergantung 0,5 kg. Mejanya licin. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari tegangan T pada tali.

m1 = 7 kgm2 = 0,5 kgμ = 0g = 9,81 m/s²

Tentukan T (N)

Tampilkan petunjuk
  1. Perlakukan kedua massa sebagai satu sistem: berat beban tergantung menggerakkannya, gesekan pada meja menahannya.
  2. a = (m₂·g − μ·m₁·g)/(m₁ + m₂).
  3. Lalu terapkan ΣF = m·a pada balok di atas meja saja.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Hukum kedua Newton: gaya total pada suatu benda sama dengan massanya dikali percepatannya, ΣF = m·a. Gambar diagram benda bebas, pilih arah positif searah gerak, dan jumlahkan semua gaya dalam arah tersebut: gaya luar, gesekan μ·N yang melawan gerak, dan komponen gaya gravitasi.

Percepatan sistem

a = (m2·g − μ·m1·g)/(m1 + m2) = (4,905 − 0)/7,5 = 0,654 m/s²

Tegangan tali dari balok di atas meja

T − μ·m1·g = m1·a
T = 7·0,654 + 0 = 4,578 N

Jawaban

T = 4,578 N

Tanya jawab

Apa itu Hukum Newton?

Kinematika menggambarkan gerak. Hukum Newton menjelaskannya: benda mengubah kecepatannya hanya ketika gaya neto bekerja padanya.

Hukum kedua adalah yang Anda pakai untuk menghitung:

Bagaimana cara menyelesaikan soal Hukum Newton langkah demi langkah?
  1. Gambar diagram benda bebas dengan setiap gaya yang bekerja pada benda.
  2. Pilih arah positif searah gerak.
  3. Uraikan gaya menjadi komponen sejajar dan tegak lurus terhadap gerak (pada bidang miring: m·g·sin θ sejajar, m·g·cos θ menekan bidang).
  4. Terapkan ΣF = m·a searah gerak; gesekan adalah μ·N yang melawan gerak.
Apa kesalahan yang sering terjadi pada Hukum Newton?
  • Memakai m·g sebagai gaya normal pada bidang miring.
  • Tertukar sin dan cos sudut kemiringan.
  • Memperlakukan massa yang terhubung secara terpisah tanpa tegangan tali bersama.
Apa saja yang dilatih dalam soal Hukum Newton?
  • Mudah: dorongan dengan gesekan
  • Sedang: bidang miring
  • Sulit: meja dan katrol

Setiap soal memakai nilai baru, sehingga Anda mempelajari metodenya, bukan menghafal jawabannya. Buntu? Buka petunjuk kecil terlebih dahulu, dan penjelasan lengkap hanya jika Anda membutuhkannya.

Cara kerja latihan

  • Setiap soal memakai nilai baru, sehingga Anda mempelajari metodenya, bukan menghafal jawabannya.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil terlebih dahulu, dan penjelasan lengkap hanya jika Anda membutuhkannya.
  • Kemajuan, kesalahan, dan soal tersimpan Anda disimpan, sehingga Anda dapat mengulasnya sebelum ujian.

Topik sebelum dan sesudah ini

Pelajari dulu

Kinematika

Lanjutkan dengan

Gerak melingkarHukum Coulomb & medan listrikUsaha & energiMomentum & tumbukanRotasi benda tegarPegas & bandul

Kalkulator

Pengonversi satuan teknik

Mata kuliah dengan topik ini

DinamikaFisika Dasar untuk TeknikFisika 1: MekanikaSoal latihan AP Physics 1

Topik lain di Fisika

KinematikaGerak melingkarMomentum & tumbukanPegas & bandulHukum Coulomb & medan listrikMedan magnet & induksiGelombang, bunyi & optika

Lembar kerja yang dapat dicetak

Lembar kerja Hukum Newton dengan jawaban
Berlatih Hukum Newton secara gratisBerlatih Hukum Newton sekarang5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.