Math Problem Statement

Sebuah peti kayu bermassa 60 kg didorong oleh seseorang dengan gaya 800 N ke atas sebuah truk menggunakan papan yang disandarkan membentuk bidang miring. Ketinggian bak truk tempat papan bersandar adalah 2 m dan panjang papan yang digunakan adalah 2,5 m. Jika peti bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2 dan g=10m/s2 maka tentukan koefisien gesek kinetis antara peti kayu dengan papan.

Solution

Diberikan:

  • Massa peti kayu m=60kgm = 60 \, \text{kg}
  • Gaya dorong F=800NF = 800 \, \text{N}
  • Tinggi bidang miring h=2mh = 2 \, \text{m}
  • Panjang bidang miring L=2,5mL = 2,5 \, \text{m}
  • Percepatan peti a=2m/s2a = 2 \, \text{m/s}^2
  • Gravitasi g=10m/s2g = 10 \, \text{m/s}^2

Kita perlu menentukan koefisien gesek kinetis μk\mu_k antara peti kayu dengan papan.

Langkah-langkah Penyelesaian:

  1. Hitung Sudut Bidang Miring:

    Dengan menggunakan tinggi dan panjang bidang miring, kita bisa menghitung sudut θ\theta bidang miring.

    sinθ=hL=22.5=0.8\sin \theta = \frac{h}{L} = \frac{2}{2.5} = 0.8 Maka, θ=arcsin(0.8)\theta = \arcsin(0.8).

  2. Gaya Normal:

    Gaya normal NN pada peti adalah komponen gaya berat yang tegak lurus terhadap bidang miring:

    N=mgcosθN = mg \cos \theta

  3. Persamaan Gaya di Sepanjang Bidang Miring:

    Berdasarkan hukum Newton, gaya total yang bekerja pada arah bidang miring adalah:

    Fcosθfmgsinθ=maF \cos \theta - f - mg \sin \theta = ma

    Dengan f=μkN=μkmgcosθf = \mu_k N = \mu_k \cdot mg \cos \theta, kita substitusi ff ke dalam persamaan:

    Fcosθμkmgcosθmgsinθ=maF \cos \theta - \mu_k mg \cos \theta - mg \sin \theta = ma

  4. Menentukan Koefisien Gesek Kinetis μk\mu_k:

    Selesaikan persamaan di atas untuk μk\mu_k:

    μk=Fcosθmgsinθmamgcosθ\mu_k = \frac{F \cos \theta - mg \sin \theta - ma}{mg \cos \theta}

Mari kita substitusi nilai yang diketahui untuk menghitung μk\mu_k:

  • m=60kgm = 60 \, \text{kg}
  • g=10m/s2g = 10 \, \text{m/s}^2
  • F=800NF = 800 \, \text{N}
  • a=2m/s2a = 2 \, \text{m/s}^2
  • sinθ=0.8\sin \theta = 0.8
  • cosθ=1sin2θ=10.82=0.6\cos \theta = \sqrt{1 - \sin^2 \theta} = \sqrt{1 - 0.8^2} = 0.6

Dengan substitusi:

μk=8000.660100.860260100.6\mu_k = \frac{800 \cdot 0.6 - 60 \cdot 10 \cdot 0.8 - 60 \cdot 2}{60 \cdot 10 \cdot 0.6}

μk=480480120360=120360=0.33\mu_k = \frac{480 - 480 - 120}{360} = \frac{-120}{360} = -0.33

Koefisien gesekan kinetis tidak mungkin negatif, maka perlu peninjauan ulang asumsi atau arah gaya.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Physics
Kinematics
Forces on an Inclined Plane
Friction

Formulas

sin(θ) = h / L
cos(θ) = √(1 - sin^2(θ))
N = mg * cos(θ)
F * cos(θ) - f - mg * sin(θ) = ma
f = μ_k * N

Theorems

Newton's Second Law of Motion

Suitable Grade Level

Grades 10-12