Untuk menghitung gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda, kita perlu menggunakan Hukum Newton II yang berbunyi:

$F = ma$

di mana:

• $F$ adalah gaya,
• $m$ adalah massa benda,
• $a$ adalah percepatan benda.

Langkah 1: Menghitung gaya total yang dibutuhkan untuk mencapai percepatan

Diketahui massa benda $m = 10 \, \text{kg}$ dan percepatan $a = 2 \, \text{m/s}^2$.

$F_{\text{total}} = ma = 10 \, \text{kg} \times 2 \, \text{m/s}^2 = 20 \, \text{N}$

Langkah 2: Menghitung gaya gesekan

Benda bergerak di permukaan yang memiliki koefisien gesekan kinetis $\mu_k = 0.3$. Gaya gesekan dapat dihitung dengan rumus:

$f_{\text{gesek}} = \mu_k \cdot N$

di mana:

• $f_{\text{gesek}}$ adalah gaya gesekan,
• $\mu_k$ adalah koefisien gesekan kinetis,
• $N$ adalah gaya normal (karena benda berada di permukaan datar, $N = mg$).

Dengan $m = 10 \, \text{kg}$ dan $g = 9.8 \, \text{m/s}^2$:

$N = mg = 10 \, \text{kg} \times 9.8 \, \text{m/s}^2 = 98 \, \text{N}$

Maka, gaya gesekan adalah:

$f_{\text{gesek}} = \mu_k \cdot N = 0.3 \times 98 \, \text{N} = 29.4 \, \text{N}$

Langkah 3: Menghitung gaya total yang dibutuhkan untuk mengatasi gesekan dan percepatan

Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda harus mengatasi gaya gesekan dan juga memberikan percepatan. Maka gaya total yang dibutuhkan adalah:

$F_{\text{diperlukan}} = F_{\text{total}} + f_{\text{gesek}} = 20 \, \text{N} + 29.4 \, \text{N} = 49.4 \, \text{N}$

Langkah 4: Menghitung usaha (kerja)

Usaha (kerja) yang dilakukan untuk menggerakkan benda dapat dihitung dengan rumus:

$W = F \cdot d \cdot \cos(\theta)$

Karena gaya dan perpindahan benda searah (sudut $\theta = 0^\circ$, maka $\cos(0^\circ) = 1$), rumusnya menjadi:

$W = F \cdot d$

Dengan gaya $F = 49.4 \, \text{N}$ dan jarak $d = 5 \, \text{m}$:

$W = 49.4 \, \text{N} \times 5 \, \text{m} = 247 \, \text{J}$

Kesimpulan

• Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan benda adalah 49.4 N.
• Usaha yang dilakukan dalam menggerakkan benda tersebut adalah 247 Joule (J).

Apakah penjelasan ini sudah cukup jelas? Jika ada bagian yang perlu diperjelas atau jika Anda memiliki pertanyaan lainnya, saya siap membantu!

Berikut beberapa pertanyaan terkait:

1. Apa yang dimaksud dengan koefisien gesekan kinetis dan bagaimana cara kerjanya?
2. Apa perbedaan antara gaya gesekan statis dan gaya gesekan kinetis?
3. Bagaimana cara menghitung gaya normal pada permukaan miring?
4. Apa yang dimaksud dengan usaha dalam konteks fisika dan bagaimana hubungannya dengan energi?
5. Mengapa percepatan benda perlu dihitung terlebih dahulu sebelum gaya total?

Tip: Saat menghitung gaya dalam pergerakan benda, selalu ingat bahwa gaya total adalah gabungan antara gaya yang diberikan dan gaya gesekan yang terjadi pada benda.