3. Seorang pekerja mendorong kotak bermassa 15 kg ke atas bidang miring dengan sudut 25^circ dengan gaya sebesar 100 N yang sejajar bidang miring. a) Tentukan komponen gaya berat kotak yang searah dan tegak lurus bidang miring. b) Hitung percepatan kotak jika gaya gesekan antara kotak dan bidang miring adalah 10 N. c) Diskusikan bagaimana perbedaan besar gaya dorong atau sudut bidang miring mempengaruhi gerak kotak tersebut. 4. Sebuah benda bermassa 3 kg dilepaskan dari puncak bidang miring dengan ketinggian 8 meter dari permukaan datar. Asumsikan bahwa bidang miring licin. a) Hitung energi potensial benda di titik awal. b) Tentukan energi kinetik benda tepat sebelum mencapai dasar bidang. c) Diskusikan prinsip kekekalan energi dalam kasus ini,dan jelaskan apa yang terjadi jika ada gaya gesekan pada bidang miring. 5. Sebuah peti dengan massa 12 kg ditempatkan pada bidang miring kasar dengan sudut 35^circ Gaya gesekan yang bekerja pada peti sebesar 15 N.Untuk menggerakkan peti ke atas, sebuah gaya sebesar 120 N diberikan sejajar dengan bidang miring. a) Tentukan komponen gaya yang menyebabkan peti bergerak searah dan tegak lurus bidang miring. b) Hitung percepatan peti saat gaya diberikan. c) Jelaskan bagaimana gaya dan gaya gesekan mempengaruhi usaha yang diperlukan untuk menggerakkan benda pada bidang miring ini.

Soal 3

a) Tentukan komponen gaya berat kotak yang searah dan tegak lurus bidang miring.

* Komponen gaya berat searah bidang miring: $W_x = W \sin \theta = mg \sin \theta = (15 \text{ kg})(9.8 \text{ m/s}^2) \sin 25^\circ = \boxed{62.1 \text{ N}}$
* Komponen gaya berat tegak lurus bidang miring: $W_y = W \cos \theta = mg \cos \theta = (15 \text{ kg})(9.8 \text{ m/s}^2) \cos 25^\circ = \boxed{132.6 \text{ N}}$

b) Hitung percepatan kotak jika gaya gesekan antara kotak dan bidang miring adalah 10 N.

* Gaya netto yang bekerja pada kotak: $F_{net} = F - f - W_x = 100 \text{ N} - 10 \text{ N} - 62.1 \text{ N} = 27.9 \text{ N}$
* Percepatan kotak: $a = \frac{F_{net}}{m} = \frac{27.9 \text{ N}}{15 \text{ kg}} = \boxed{1.86 \text{ m/s}^2}$

c) Diskusikan bagaimana perbedaan besar gaya dorong atau sudut bidang miring mempengaruhi gerak kotak tersebut.

* Perubahan gaya dorong: Jika gaya dorong lebih besar, gaya netto akan lebih besar, sehingga percepatan kotak akan lebih besar. Sebaliknya, jika gaya dorong lebih kecil, gaya netto akan lebih kecil, sehingga percepatan kotak akan lebih kecil.
* Perubahan sudut bidang miring: Jika sudut bidang miring lebih besar, komponen gaya berat searah bidang miring akan lebih besar, sehingga gaya netto yang bekerja pada kotak akan lebih kecil, dan percepatan kotak akan lebih kecil. Sebaliknya, jika sudut bidang miring lebih kecil, komponen gaya berat searah bidang miring akan lebih kecil, sehingga gaya netto yang bekerja pada kotak akan lebih besar, dan percepatan kotak akan lebih besar.

Soal 4

a) Hitung energi potensial benda di titik awal.

* Energi potensial benda: $E_p = mgh = (3 \text{ kg})(9.8 \text{ m/s}^2)(8 \text{ m}) = \boxed{235.2 \text{ J}}$

b) Tentukan energi kinetik benda tepat sebelum mencapai dasar bidang.

* Energi kinetik benda: Karena bidang miring licin, tidak ada energi yang hilang karena gesekan. Oleh karena itu, energi potensial awal akan diubah sepenuhnya menjadi energi kinetik. $E_k = E_p = \boxed{235.2 \text{ J}}$

c) Diskusikan prinsip kekekalan energi dalam kasus ini, dan jelaskan apa yang terjadi jika ada gaya gesekan pada bidang miring.

* Prinsip kekekalan energi: Prinsip ini menyatakan bahwa energi total dalam sistem tertutup tetap konstan, meskipun energi dapat berubah bentuk. Dalam kasus ini, energi potensial benda diubah menjadi energi kinetik saat benda bergerak ke bawah bidang miring.
* Gaya gesekan: Jika ada gaya gesekan pada bidang miring, sebagian energi potensial awal akan diubah menjadi energi panas karena gesekan. Akibatnya, energi kinetik benda tepat sebelum mencapai dasar bidang akan lebih kecil daripada energi potensial awal.

Soal 5

a) Tentukan komponen gaya yang menyebabkan peti bergerak searah dan tegak lurus bidang miring.

* Komponen gaya searah bidang miring: $F_x = F \cos \theta = 120 \text{ N} \cos 35^\circ = \boxed{98.3 \text{ N}}$
* Komponen gaya tegak lurus bidang miring: $F_y = F \sin \theta = 120 \text{ N} \sin 35^\circ = \boxed{68.8 \text{ N}}$

b) Hitung percepatan peti saat gaya diberikan.

* Gaya netto yang bekerja pada peti: $F_{net} = F_x - f - W_x = 98.3 \text{ N} - 15 \text{ N} - (12 \text{ kg})(9.8 \text{ m/s}^2) \sin 35^\circ = 10.5 \text{ N}$
* Percepatan peti: $a = \frac{F_{net}}{m} = \frac{10.5 \text{ N}}{12 \text{ kg}} = \boxed{0.875 \text{ m/s}^2}$

c) Jelaskan bagaimana gaya dan gaya gesekan mempengaruhi usaha yang diperlukan untuk menggerakkan benda pada bidang miring ini.

* Gaya: Gaya yang diberikan sejajar dengan bidang miring membantu menggerakkan peti ke atas. Semakin besar gaya, semakin besar usaha yang dilakukan untuk menggerakkan peti.
* Gaya gesekan: Gaya gesekan bekerja berlawanan arah dengan gerak peti, sehingga mengurangi usaha yang dilakukan untuk menggerakkan peti. Semakin besar gaya gesekan, semakin besar usaha yang diperlukan untuk menggerakkan peti.

Kesimpulan:

Usaha yang diperlukan untuk menggerakkan peti pada bidang miring dipengaruhi oleh gaya yang diberikan dan gaya gesekan. Semakin besar gaya yang diberikan dan semakin kecil gaya gesekan, semakin kecil usaha yang diperlukan untuk menggerakkan peti.