Introduction
Hello Sobat SinarNarasi! Apakah kamu sedang belajar mekanika teknik? Jika iya, maka kamu pasti membutuhkan contoh soal untuk memperdalam pemahamanmu tentang materi tersebut. Artikel ini akan membantu kamu dengan memberikan beberapa contoh soal mekanika teknik beserta jawabannya.
Soal Pertama
Sebuah benda dengan massa 2 kg sedang bergerak dengan kecepatan 5 m/s dan kemudian berhenti dalam waktu 10 detik. Tentukan gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut!
Pertama-tama, kita perlu menentukan percepatan benda tersebut. Kita dapat menggunakan rumus percepatan a = (v – u) / t, di mana v adalah kecepatan akhir, u adalah kecepatan awal, dan t adalah waktu. Dalam kasus ini, v = 0 m/s, u = 5 m/s, dan t = 10 s. Maka, a = (0 – 5) / 10 = -0,5 m/s^2.
Selanjutnya, kita dapat menggunakan rumus gaya gesekan f = m x a, di mana f adalah gaya gesekan, m adalah massa benda, dan a adalah percepatan. Dalam kasus ini, m = 2 kg dan a = -0,5 m/s^2. Maka, f = 2 kg x (-0,5 m/s^2) = -1 N.
Jadi, gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut adalah -1 N. Nilai negatif menunjukkan bahwa gaya gesekan tersebut berlawanan arah dengan gerakan benda.
Soal Kedua
Sebuah mobil dengan massa 1000 kg sedang bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil tersebut kemudian melakukan pengereman dan berhenti dalam waktu 5 detik. Tentukan gaya pengereman yang bekerja pada mobil tersebut!
Dalam kasus ini, percepatan mobil sama dengan percepatan pengereman. Kita dapat menggunakan rumus percepatan a = (v – u) / t, di mana v adalah kecepatan akhir, u adalah kecepatan awal, dan t adalah waktu. Dalam kasus ini, v = 0 m/s, u = 20 m/s, dan t = 5 s. Maka, a = (0 – 20) / 5 = -4 m/s^2.
Selanjutnya, kita dapat menggunakan rumus gaya pengereman f = m x a, di mana f adalah gaya pengereman, m adalah massa mobil, dan a adalah percepatan. Dalam kasus ini, m = 1000 kg dan a = -4 m/s^2. Maka, f = 1000 kg x (-4 m/s^2) = -4000 N.
Jadi, gaya pengereman yang bekerja pada mobil tersebut adalah -4000 N.
Soal Ketiga
Sebuah bola dengan massa 0,5 kg dilempar ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Bola mencapai ketinggian maksimum sebesar 25 m dari permukaan tanah. Tentukan kecepatan bola ketika bola mencapai ketinggian maksimum!
Kita bisa menggunakan hukum kekekalan energi untuk menyelesaikan masalah ini. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi total sistem selalu konstan, walaupun dapat berubah bentuk. Dalam kasus bola yang dilempar ke atas, energi total sistem adalah energi kinetik awal dan energi potensial maksimum saat bola mencapai ketinggian maksimum.
Energi kinetik awal dapat dihitung menggunakan rumus Ekin = 1/2 x m x v^2, di mana m adalah massa bola dan v adalah kecepatan awal. Dalam kasus ini, m = 0,5 kg dan v = 10 m/s. Maka, Ekin = 1/2 x 0,5 kg x (10 m/s)^2 = 25 J.
Energi potensial maksimum dapat dihitung menggunakan rumus Ep = m x g x h, di mana m adalah massa bola, g adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s^2), dan h adalah tinggi bola dari permukaan tanah saat mencapai ketinggian maksimum. Dalam kasus ini, m = 0,5 kg dan h = 25 m. Maka, Ep = 0,5 kg x 9,8 m/s^2 x 25 m = 122,5 J.
Energi total sistem adalah Ekin + Ep = 25 J + 122,5 J = 147,5 J.
Ketika bola mencapai ketinggian maksimum, energi kinetiknya nol (karena bola berhenti sejenak sebelum jatuh kembali ke bumi). Maka, seluruh energi total sistem saat itu berupa energi potensial maksimum.
Kita dapat menggunakan rumus Ep = m x g x h untuk mencari kecepatan bola ketika mencapai ketinggian maksimum. Dalam kasus ini, m = 0,5 kg, g = 9,8 m/s^2, dan h = 25 m. Maka, Ep = 0,5 kg x 9,8 m/s^2 x 25 m = 122,5 J.
Energi potensial maksimum saat bola mencapai ketinggian maksimum sama dengan energi total sistem saat bola dilempar ke atas. Oleh karena itu, 147,5 J = 122,5 J + 25 J.
Kita dapat menggunakan rumus energi kinetik untuk mencari kecepatan bola ketika bola mencapai ketinggian maksimum. Kita tahu bahwa Ekin = 25 J. Maka, rumus Ekin = 1/2 x m x v^2 dapat diubah menjadi v = √(2 x Ekin / m).
Dalam kasus ini, m = 0,5 kg dan Ekin = 25 J. Maka, v = √(2 x 25 J / 0,5 kg) = √100 = 10 m/s.
Jadi, kecepatan bola ketika bola mencapai ketinggian maksimum adalah 10 m/s.
Conclusion
Itulah tadi beberapa contoh soal mekanika teknik beserta jawabannya yang dapat membantu kamu memperdalam pemahamanmu tentang materi tersebut. Semoga artikel ini bermanfaat bagi kamu dalam belajar mekanika teknik. Terus berlatih dan jangan lupa untuk bertanya jika ada hal yang kurang dipahami. Sampai jumpa pada artikel selanjutnya!