Selamat datang di kumpulan latihan soal fisika materi dinamika! Dinamika adalah cabang fisika yang mempelajari tentang penyebab gerak benda, yaitu gaya. Memahami konsep dinamika sangat penting karena menjadi dasar bagi banyak topik fisika lainnya. Dalam materi ini, kita akan mendalami Hukum Newton I, II, dan III yang menjadi pilar utama dalam menjelaskan bagaimana gaya memengaruhi gerak benda. Selain itu, kita juga akan membahas berbagai jenis gaya seperti gaya berat, gaya normal, gaya tegangan tali, gaya gesek (statis dan kinetis), hingga gaya sentripetal yang bekerja pada gerak melingkar. Kumpulan soal ini dirancang untuk menguji pemahaman Anda mulai dari konsep dasar hingga aplikasi pada berbagai skenario fisika, seperti benda di bidang datar, bidang miring, sistem katrol, dan benda yang bergerak melingkar. Dengan beragam jenis soal—mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan—Anda akan mendapatkan latihan komprehensif untuk menguasai materi dinamika fisika ini. Persiapkan diri Anda untuk menghadapi tantangan dan tingkatkan kemampuan analisis fisika Anda!
Contoh Soal soal fisika materi dinamika
A. Pilihan Ganda
1. Sebuah benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan jika resultan gaya yang bekerja padanya adalah nol. Pernyataan ini sesuai dengan Hukum Newton ke-…
- A. I
- B. II
- C. III
- D. IV
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Hukum Newton I menyatakan bahwa benda akan mempertahankan keadaan geraknya (diam atau GLB) jika tidak ada gaya resultan yang bekerja padanya. Ini sering disebut hukum kelembaman.
2. Gaya sebesar 20 N bekerja pada sebuah benda bermassa 4 kg. Berapakah percepatan yang dialami benda tersebut?
- A. 4 m/s²
- B. 5 m/s²
- C. 80 m/s²
- D. 0,2 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Menurut Hukum Newton II, F = m × a. Maka, a = F / m = 20 N / 4 kg = 5 m/s².
3. Ketika Anda mendorong dinding, dinding tersebut memberikan gaya balik yang sama besar tetapi berlawanan arah kepada Anda. Prinsip ini adalah contoh dari Hukum Newton ke-…
- A. I
- B. II
- C. III
- D. I dan II
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Hukum Newton III menyatakan bahwa untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.
4. Besaran yang merupakan ukuran kelembaman suatu benda adalah…
- A. Berat
- B. Gaya
- C. Massa
- D. Percepatan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Massa adalah ukuran kuantitatif dari kelembaman suatu benda, yaitu kecenderungannya untuk menolak perubahan dalam keadaan geraknya.
5. Sebuah balok bermassa 5 kg diletakkan di atas lantai datar. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s², berapakah gaya berat balok tersebut?
- A. 50 N
- B. 5 N
- C. 10 N
- D. 0,5 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Gaya berat (W) = massa (m) × percepatan gravitasi (g) = 5 kg × 10 m/s² = 50 N.
6. Gaya yang arahnya selalu tegak lurus terhadap permukaan sentuh benda adalah…
- A. Gaya berat
- B. Gaya normal
- C. Gaya gesek
- D. Gaya tegangan tali
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gaya normal adalah gaya kontak yang bekerja tegak lurus pada permukaan yang bersentuhan dengan benda.
7. Sebuah benda didorong dengan gaya 100 N di atas lantai kasar. Jika massa benda 10 kg dan koefisien gesek kinetis antara benda dengan lantai adalah 0,2, berapakah percepatan benda? (g = 10 m/s²)
- A. 10 m/s²
- B. 9 m/s²
- C. 8 m/s²
- D. 7 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Gaya gesek kinetis (f k) = μk × N. Karena benda di lantai datar, N = W = m × g = 10 kg × 10 m/s² = 100 N. Maka, f k = 0,2 × 100 N = 20 N. Resultan gaya (ΣF) = F dorong – f k = 100 N – 20 N = 80 N. Percepatan (a) = ΣF / m = 80 N / 10 kg = 8 m/s².
8. Manakah pernyataan yang benar mengenai gaya gesek statis (f s)?
- A. Besarnya selalu tetap
- B. Arahnya searah dengan arah gerak benda
- C. Bekerja pada benda yang sedang bergerak
- D. Menahan benda agar tidak bergerak
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Gaya gesek statis adalah gaya yang menahan benda agar tidak bergerak. Nilainya bervariasi dari nol hingga nilai maksimumnya (μs × N), dan arahnya berlawanan dengan kecenderungan gerak.
9. Sebuah mobil bermassa 1200 kg bergerak dengan percepatan 2 m/s². Berapakah gaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan percepatan tersebut?
- A. 2400 N
- B. 600 N
- C. 1200 N
- D. 240 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: F = m × a = 1200 kg × 2 m/s² = 2400 N.
10. Dua buah benda bermassa m₁ = 2 kg dan m₂ = 3 kg dihubungkan tali melalui katrol licin. Jika m₂ bergerak turun, berapakah percepatan sistem tersebut? (g = 10 m/s²)
- A. 1 m/s²
- B. 2 m/s²
- C. 3 m/s²
- D. 4 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Percepatan sistem (a) = (m₂ – m₁)g / (m₁ + m₂) = (3 – 2) × 10 / (2 + 3) = 1 × 10 / 5 = 10 / 5 = 2 m/s².
11. Sebuah benda bermassa 2 kg diletakkan di atas bidang miring licin dengan kemiringan 30° terhadap horizontal. Jika g = 10 m/s², berapakah percepatan benda saat meluncur ke bawah?
- A. 2,5 m/s²
- B. 4 m/s²
- C. 5 m/s²
- D. 10 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Pada bidang miring licin, gaya pendorong adalah komponen gaya berat sejajar bidang miring, yaitu W sin θ. Jadi, F = W sin θ = m × g × sin 30° = 2 × 10 × 0,5 = 10 N. Percepatan (a) = F / m = 10 N / 2 kg = 5 m/s².
12. Gaya yang menyebabkan benda bergerak melingkar adalah…
- A. Gaya sentripetal
- B. Gaya sentrifugal
- C. Gaya gravitasi
- D. Gaya normal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Gaya sentripetal adalah gaya yang selalu mengarah ke pusat lintasan melingkar dan menyebabkan benda bergerak melingkar.
13. Sebuah benda bermassa 0,5 kg bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 2 meter dan kecepatan linear 4 m/s. Berapakah gaya sentripetal yang bekerja pada benda tersebut?
- A. 2 N
- B. 4 N
- C. 8 N
- D. 16 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gaya sentripetal (F s) = m × v² / r = 0,5 kg × (4 m/s)² / 2 m = 0,5 × 16 / 2 = 8 / 2 = 4 N.
14. Sebuah lift bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s². Jika seseorang bermassa 60 kg berada di dalam lift, berapakah gaya normal yang dialami orang tersebut? (g = 10 m/s²)
- A. 600 N
- B. 480 N
- C. 620 N
- D. 720 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Ketika lift bergerak ke atas dengan percepatan, gaya normal (N) = m(g + a) = 60 kg × (10 m/s² + 2 m/s²) = 60 × 12 = 720 N.
15. Jika sebuah benda dalam keadaan setimbang, maka…
- A. Resultan gaya yang bekerja pada benda adalah nol
- B. Benda pasti diam
- C. Benda bergerak dengan percepatan konstan
- D. Ada gaya total yang tidak nol
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Keadaan setimbang berarti resultan gaya yang bekerja pada benda adalah nol. Ini bisa berarti benda diam (setimbang statis) atau bergerak dengan kecepatan konstan (setimbang dinamis).
16. Sebuah balok ditarik oleh gaya F = 20 N membentuk sudut 37° terhadap horizontal. Jika balok bermassa 2 kg dan lantai licin, berapakah percepatan balok? (sin 37° ≈ 0,6; cos 37° ≈ 0,8)
- A. 6 m/s²
- B. 8 m/s²
- C. 10 m/s²
- D. 12 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gaya efektif yang menarik balok secara horizontal adalah komponen horizontal dari F, yaitu Fx = F cos 37° = 20 N × 0,8 = 16 N. Percepatan (a) = Fx / m = 16 N / 2 kg = 8 m/s².
17. Sebuah sistem terdiri dari dua balok m₁ = 3 kg dan m₂ = 2 kg yang bersentuhan di atas lantai licin. Jika balok m₁ didorong dengan gaya 20 N, berapakah gaya kontak antara m₁ dan m₂?
- A. 12 N
- B. 10 N
- C. 8 N
- D. 6 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Pertama, hitung percepatan sistem: a = F_total / (m₁ + m₂) = 20 N / (3 kg + 2 kg) = 20 N / 5 kg = 4 m/s². Gaya kontak (F₁₂) yang diberikan m₁ ke m₂ akan menyebabkan m₂ bergerak dengan percepatan a. Jadi, F₁₂ = m₂ × a = 2 kg × 4 m/s² = 8 N.
18. Koefisien gesek statis (μs) antara ban mobil dan jalan adalah 0,8. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², berapakah percepatan maksimum mobil agar tidak selip?
- A. 6 m/s²
- B. 8 m/s²
- C. 10 m/s²
- D. 12 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gaya gesek statis maksimum (f s,max) = μs × N. Pada jalan datar, N = m × g. Jadi, f s,max = μs × m × g. Gaya gesek ini berfungsi sebagai gaya pendorong (F = m × a). Maka, m × a_max = μs × m × g. Sehingga, a_max = μs × g = 0,8 × 10 m/s² = 8 m/s².
19. Sebuah benda digantung dengan tali. Jika tali putus, benda akan jatuh bebas. Peristiwa ini menunjukkan bahwa…
- A. Ada gaya gravitasi yang bekerja
- B. Benda memiliki gaya normal
- C. Ada gaya gesek udara yang besar
- D. Benda mengalami gaya sentripetal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Gaya gravitasi adalah gaya yang menarik benda ke pusat bumi, menyebabkan benda jatuh bebas saat tidak ada gaya penahan lain seperti tegangan tali.
20. Pada sistem katrol licin, dua benda m₁ = 4 kg dan m₂ = 6 kg dihubungkan tali. m₁ berada di meja licin dan m₂ menggantung. Berapakah tegangan tali sistem ini? (g = 10 m/s²)
- A. 12 N
- B. 18 N
- C. 20 N
- D. 24 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Percepatan sistem (a) = m₂g / (m₁ + m₂) = (6 × 10) / (4 + 6) = 60 / 10 = 6 m/s². Tegangan tali (T) = m₁ × a = 4 kg × 6 m/s² = 24 N. (Atau T = m₂(g – a) = 6(10-6) = 6 × 4 = 24 N).
B. Isian Singkat
1. Satuan internasional untuk gaya adalah…
Jawaban: Newton
2. Arah gaya normal selalu __________ terhadap permukaan tempat benda diletakkan.
Jawaban: tegak lurus
3. Hukum Newton yang menyatakan bahwa ‘Percepatan suatu benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya’ adalah Hukum Newton ke-…
Jawaban: II
4. Jika sebuah benda diam di atas permukaan kasar, gaya gesek yang bekerja padanya adalah gaya gesek __________.
Jawaban: statis
5. Besarnya gaya sentripetal (F s) pada gerak melingkar dapat dirumuskan sebagai m × v² / ___.
Jawaban: r
C. Menjodohkan
1. Jodohkanlah istilah fisika berikut dengan definisinya yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Massa | Ukuran kelembaman suatu benda |
| Gaya | Tarikan atau dorongan yang menyebabkan perubahan gerak benda |
| Percepatan | Perubahan kecepatan per satuan waktu |
| Gaya Normal | Gaya yang tegak lurus permukaan sentuh benda |
2. Jodohkanlah rumus dinamika berikut dengan penjelasannya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| F = m × a | Hukum Newton II |
| f s,max = μs × N | Gaya gesek statis maksimum |
| F s = m × v² / r | Gaya sentripetal |
| W = m × g | Gaya berat |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara massa dan berat suatu benda, serta sebutkan satuan SI untuk keduanya!
Massa adalah ukuran kuantitatif dari kelembaman suatu benda, yaitu jumlah materi yang terkandung dalam benda tersebut. Nilainya selalu konstan di mana pun benda berada. Satuan SI untuk massa adalah kilogram (kg). Berat adalah ukuran gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Nilainya dapat bervariasi tergantung pada kuat medan gravitasi di lokasi benda berada (misalnya, berat di Bulan lebih kecil daripada di Bumi). Berat dirumuskan sebagai W = m × g, di mana g adalah percepatan gravitasi. Satuan SI untuk berat adalah Newton (N).
2. Sebuah balok bermassa 4 kg ditarik dengan gaya 30 N di atas lantai datar yang kasar. Jika koefisien gesek kinetis antara balok dan lantai adalah 0,5 dan g = 10 m/s², hitunglah percepatan balok dan jelaskan langkah-langkahnya!
1. Identifikasi gaya-gaya yang bekerja: Gaya tarik (F) = 30 N, Gaya berat (W) = m × g = 4 kg × 10 m/s² = 40 N, Gaya normal (N). Karena balok di lantai datar, N = W = 40 N.2. Hitung gaya gesek kinetis (f k): f k = μk × N = 0,5 × 40 N = 20 N.3. Hitung resultan gaya pada arah horizontal (ΣF x): ΣF x = F – f k = 30 N – 20 N = 10 N.4. Gunakan Hukum Newton II untuk mencari percepatan (a): a = ΣF x / m = 10 N / 4 kg = 2,5 m/s².Jadi, percepatan balok adalah 2,5 m/s².
3. Dua buah benda m₁ = 5 kg dan m₂ = 3 kg dihubungkan dengan tali melalui sebuah katrol licin dan massa tali diabaikan. Benda m₁ berada di atas meja horizontal licin, dan benda m₂ menggantung bebas. Tentukanlah percepatan sistem dan tegangan tali yang menghubungkan kedua benda tersebut! (g = 10 m/s²)
1. Gambarkan diagram gaya bebas untuk m₁ dan m₂.2. Untuk m₂ (benda menggantung): Karena bergerak ke bawah, W₂ – T = m₂ × a, di mana W₂ = m₂ × g = 3 kg × 10 m/s² = 30 N. Jadi, 30 – T = 3a (Persamaan 1).3. Untuk m₁ (benda di meja): Hanya ada gaya tegangan tali (T) yang menariknya secara horizontal. Jadi, T = m₁ × a = 5a (Persamaan 2).4. Substitusikan Persamaan 2 ke Persamaan 1: 30 – 5a = 3a. Maka, 30 = 8a. Sehingga, a = 30 / 8 = 3,75 m/s².5. Substitusikan nilai a kembali ke Persamaan 2 untuk mencari T: T = 5 × 3,75 = 18,75 N.Jadi, percepatan sistem adalah 3,75 m/s² dan tegangan tali adalah 18,75 N.
4. Sebuah mobil bermassa 1500 kg melaju dengan kecepatan 20 m/s memasuki tikungan datar dengan jari-jari kelengkungan 100 meter. Berapakah gaya sentripetal yang dibutuhkan agar mobil dapat berbelok tanpa selip? Jika koefisien gesek statis antara ban dan jalan adalah 0,4, apakah mobil tersebut akan selip? (g = 10 m/s²)
1. Hitung gaya sentripetal yang dibutuhkan (F s): F s = m × v² / r = 1500 kg × (20 m/s)² / 100 m = 1500 × 400 / 100 = 1500 × 4 = 6000 N.2. Hitung gaya gesek statis maksimum (f s,max) yang dapat diberikan jalan: Gaya normal (N) = m × g = 1500 kg × 10 m/s² = 15000 N. f s,max = μs × N = 0,4 × 15000 N = 6000 N.3. Bandingkan F s dengan f s,max: Gaya sentripetal yang dibutuhkan (6000 N) sama dengan gaya gesek statis maksimum yang tersedia (6000 N).Karena F s ≤ f s,max, mobil tersebut tepat akan tidak selip (atau berada di ambang batas selip).
5. Sebuah elevator bermassa 800 kg bergerak ke bawah dengan percepatan 1,5 m/s². Tentukan tegangan tali penarik elevator tersebut! (g = 10 m/s²)
1. Gambarkan diagram gaya bebas pada elevator: Ada gaya tegangan tali (T) ke atas dan gaya berat (W) ke bawah.2. Hitung gaya berat elevator: W = m × g = 800 kg × 10 m/s² = 8000 N.3. Terapkan Hukum Newton II (ΣF = m × a). Karena elevator bergerak ke bawah, arah percepatan (a) adalah ke bawah. Oleh karena itu, gaya berat lebih besar dari tegangan tali: ΣF = W – T.4. Masukkan nilai ke dalam rumus: W – T = m × a. 8000 N – T = 800 kg × 1,5 m/s². 8000 N – T = 1200 N.5. Hitung tegangan tali (T): T = 8000 N – 1200 N = 6800 N.Jadi, tegangan tali penarik elevator adalah 6800 N.