SEKOLAHSMA

Dinamika Partikel

Fisika SMA · Kelas 11 · Fase F

Aplikasi hukum Newton lanjutan: gaya gesek dinamis, gaya sentripetal pada gerak melingkar, gaya gravitasi Newton, hukum Kepler. Sistem benda terhubung (katrol, tumpukan, bidang miring kompleks).

Konsep kunci yang dipelajari

  • gaya sentripetal F_s = m.v^2/r (penyebab gerak melingkar; arah ke pusat)
  • tikungan miring tanpa gesekan: tan theta = v^2 / (g.r)
  • hukum gravitasi Newton: F = G.m1.m2 / r^2
  • percepatan gravitasi g = G.M/R^2; di ketinggian h: g' = G.M/(R+h)^2
  • hukum Kepler III: T^2 / r^3 = konstan (untuk planet sama-matahari)
  • sistem katrol Atwood: a = (m1 - m2).g / (m1 + m2)

Contoh soal Dinamika Partikel dan pembahasannya

5 soal pilihan ganda berikut diambil dari bank soal SekolahSMA, lengkap dengan pembahasan langkah demi langkah. Coba kerjakan dulu sebelum membaca pembahasannya.

SOAL 1

Untuk dua permukaan yang sama, hubungan antara koefisien gesek statis (μ_s) dan kinetis (μ_k) adalah...

  1. A. μ_s = μ_k
  2. B. μ_s > μ_k ✓ Jawaban benar
  3. C. μ_s < μ_k
  4. D. μ_s = 2μ_k selalu
  5. E. tidak ada hubungan tetap
Pembahasan

Konsep: Koefisien gesek statis mengukur ambang gaya sebelum benda mulai bergerak, sedangkan kinetis mengukur gesek saat benda sudah meluncur. Jawaban benar: B -- Selalu butuh dorongan awal lebih besar untuk membuat benda mulai bergerak dibanding mempertahankannya bergerak, sehingga gesek statis maksimum > gesek kinetis, maka . Tips: Untuk soal Gaya gesek statis vs kinetis: identifikasi sistem (gerak melingkar/gravitasi/Atwood/lift), tentukan arah gaya (sentripetal selalu ke pusat lingkaran), gunakan Newton II atau hukum gravitasi yang sesuai.

SOAL 2

Pada benda yang bergerak melingkar beraturan, arah gaya sentripetal selalu...

  1. A. searah kecepatan
  2. B. berlawanan dengan kecepatan
  3. C. menjauhi pusat lingkaran
  4. D. menuju pusat lingkaran ✓ Jawaban benar
  5. E. tegak lurus bidang lingkaran
Pembahasan

Konsep: Pada gerak melingkar beraturan, gaya (dan percepatan) sentripetal selalu mengarah ke pusat lingkaran untuk membelokkan arah kecepatan. Jawaban benar: D -- Laju tetap tetapi arah kecepatan berubah; agar v berbelok tanpa berubah besarnya, gaya harus tegak lurus v, yaitu menuju pusat lingkaran. Tips: Untuk soal Arah gaya sentripetal: identifikasi sistem (gerak melingkar/gravitasi/Atwood/lift), tentukan arah gaya (sentripetal selalu ke pusat lingkaran), gunakan Newton II atau hukum gravitasi yang sesuai.

SOAL 3

Planet A mengorbit matahari pada jarak rata-rata 4 kali jarak Bumi-Matahari. Periode revolusi planet A adalah...

  1. A. 1/8 tahun
  2. B. 1/2 tahun
  3. C. 2 tahun
  4. D. 4 tahun
  5. E. 8 tahun ✓ Jawaban benar
Pembahasan

Konsep: Untuk soal Hukum Kepler III: identifikasi sistem (gerak melingkar/gravitasi/Atwood/lift), tentukan arah gaya (sentripetal selalu ke pusat lingkaran), gunakan Newton II atau hukum gravitasi yang sesuai. Langkah penyelesaian: 1. Pakai Hukum Kepler III yang mengaitkan periode dan jarak orbit: , dengan Bumi sebagai pembanding ( tahun). 2. Masukkan perbandingan jarak , sehingga ruas kanan menjadi . 3. Berarti dan tinggal diakarkan: tahun. Jawaban benar: E -- periode revolusi planet A adalah 8 tahun, karena perbandingan jarak dipangkatkan tiga menjadi 64 lalu diakarkan sesuai hubungan . Tips: Untuk soal Hukum Kepler III: identifikasi sistem (gerak melingkar/gravitasi/Atwood/lift), tentukan arah gaya (sentripetal selalu ke pusat lingkaran), gunakan Newton II atau hukum gravitasi yang sesuai.

SOAL 4

Pada satelit yang mengorbit Bumi dalam orbit lingkaran, gaya yang berperan sebagai gaya sentripetal adalah...

  1. A. gaya gravitasi Bumi ✓ Jawaban benar
  2. B. gaya dorong roket
  3. C. gaya magnetik Bumi
  4. D. gaya gesek udara
  5. E. gaya pegas
Pembahasan

Konsep: Satelit di orbit lingkaran ditahan oleh gaya gravitasi Bumi, yang berperan sebagai gaya sentripetal menuju pusat Bumi. Jawaban benar: A -- Di luar atmosfer hanya gravitasi yang bekerja; arahnya ke pusat Bumi (= pusat orbit), tepat sebagai gaya sentripetal. Tips: Untuk soal Sentripetal satelit: identifikasi sistem (gerak melingkar/gravitasi/Atwood/lift), tentukan arah gaya (sentripetal selalu ke pusat lingkaran), gunakan Newton II atau hukum gravitasi yang sesuai.

SOAL 5

Tujuan dirancangnya tikungan dengan kemiringan tertentu (banked curve) di jalan tol adalah...

  1. A. agar pengemudi tidak mengantuk
  2. B. menyalurkan air hujan
  3. C. menambah gaya sentripetal ✓ Jawaban benar
  4. D. mengurangi konsumsi BBM
  5. E. memperpendek jarak tempuh
Pembahasan

Konsep: Untuk soal Tikungan miring: identifikasi sistem (gerak melingkar/gravitasi/Atwood/lift), tentukan arah gaya (sentripetal selalu ke pusat lingkaran), gunakan Newton II atau hukum gravitasi yang sesuai. Jawaban benar: C. Tips: Untuk soal Tikungan miring: identifikasi sistem (gerak melingkar/gravitasi/Atwood/lift), tentukan arah gaya (sentripetal selalu ke pusat lingkaran), gunakan Newton II atau hukum gravitasi yang sesuai. Rincian jawaban C: memanfaatkan komponen normal sebagai gaya sentripetal sehingga tidak hanya mengandalkan gesek ban

Latihan soal Dinamika Partikel

Tersedia 60 soal latihan Dinamika Partikel dengan pembahasan langkah demi langkah, plus Kak Guru AI yang menjelaskan konsep 24/7. Mulai gratis tanpa kartu kredit.

Daftar gratis & mulai latihan

Topik lain di Fisika