Contoh soal gerak pada bidang miring dan pembahasannya

Postingan ini membahas contoh soal gerak pada bidang miring yang disertai pembahasannya atau penyelesaiannya. Gerak pada bidang miring merupakan salah satu penerapan hukum-hukum Newton tentang gerak.

Gambar diatas menunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada benda/balok yang diletakkan di bidang miring. Pada keadaan tersebut berlaku persamaan:

• w sin θ – fg = m . a.
• a = g sin θ (jika bidang miring licin)

Keterangan:

• w = berat benda (N)
• θ = sudut kemiringan
• fg = gaya gesekan (N)
• N = gaya normal (N)

Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal dan pembahasannya dibawah ini.

Contoh soal 1

Sebuah balok dilepaskan dari bidang miring licin sempurna dengan sudut kemiringan 30° terhadap bidang datar. Jika g = 10 m/s2 maka percepatan yang dialami balok sebesar…

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• θ = 30°
• g = 10 m/s2
• fg = 0 (licin)

Maka percepatan balok dihitung dengan rumus sebagai berikut:

• a = g sin θ
• a = 10 m/s2 . sin 30° = 10 m/s2 . 1/2 = 5 m/s2

Jadi soal ini jawabannya D.

---

Contoh soal 2

Sebuah balok bermassa 5 kg dilepas dari bidang licin seperti gambar dibawah ini.

Jika g = 10 m/s2 dan tan 37° = 3/4 maka percepatan balok adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• m = 5 kg
• g = 10 m/s2
• tan θ = 3/4
• w = m . g = 5 kg . 10 m/s2 = 50 N

Selanjutnya kita menentukan nilai sin θ dengan cara sebagai berikut:

→ tan 37° =

A

B

=

3

4

→ sin 37° =

A

C

=

3

5

→ Nilai C diperoleh dari C = √ 32 + 42   = 5

Percepatan balok dihitung dengan rumus sebagai berikut:

• a = g sin θ
• a = 10 m/s2 . 3/5 = 6 m/s2

Soal ini jawabannya D.

---

Contoh soal 3

Sebuah balok ditahan dipuncak bidang miring seperti gambar dibawah ini.

Ketika dilepas balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring. Kecepatan balok ketika mencapai dasar bidang miring adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• h = 5 m
• g = 10 m/s2
• θ = 30°

Cara menentukan kecepatan balok sebagai berikut:

→ a = g sin θ = 10 m/s2 sin 30° = 5 m/s2
Menghitung panjang lintasan miring (s):
→ sin 30° =

h

s

→ s =

h

sin 30°

=

5 m

1/2

= 10 m
Menghitung kecepatan:
→ v = √ 2 . a . s   = √ 2 . 5 . 10   = √ 100   = 10 m/s

Soal ini jawabannya C.

---

Contoh soal 4

Sebuah balok meluncur pada bidang miring licin seperti gambar dibawah ini.

Jika g = 9,8 m/s2 dan tan θ = 3/4 maka jarak yang ditempuh balok selama 2 sekon adalah….

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

→ tan θ = 3/4 maka sin θ = 3/5.
→ a = g sin θ = 9,8 m/s2 . 3/5 = 5,88 m/s2
→ S = vo t + 1/2 . a . t2
→ S = 0 . 2 s + 1/2 . 5,88 m/s2 . (2 s)2 = 11,76 m

Soal ini jawabannya A.

---

Contoh soal 5

Perhatikan gambar dibawah ini.

Sebuah balok bermassa 8 kg mula-mula diam lalu ditarik dengan gaya F ke atas sejajar bidang miring. Jika koefisien gesekan 0,5 dan θ = 45° maka agar balok tepat akan bergerak keatas, gaya F harus = …

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• m = 8 kg
• μ = 0,5
• θ = 45°
• a = 0 (tepat akan bergerak)

Berdasarkan gambar diatas kita peroleh hubungan sebagai berikut:

• F – w sin θ – fg = m . a
• F – 80 N sin 45° – μ . N = 8 kg . 0
• F – 80 N . 1/2 √ 2   – μ . w cos 45° = 0
• F = 40√ 2   N + 0,5 . 80 N. 1/2√ 2   = 0
• F = 40√ 2   N + 20√ 2   N = 60√ 2   N

Soal ini jawabannya C.

---

Contoh soal 6

Perhatikan gambar dibawah ini.

Sebuah balok berada pada bidang miring kasar ditarik dengan gaya F = 200 N. Jika massa balok 18 kg dan percepatan 3 m/s maka gaya gesekan yang dialami balok terhadap bidang miring sebesar…

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

• F – w sin θ – fg = m . a
• fg = F – w sin θ – m . a
• fg = 200 N – 18 kg . 10 m/s2 . sin 30° – 18 kg . 3 m/s2
• fg = 200 N – 90 N – 54 N = 56 N

Soal ini jawabannya B.