pembahasan UN-UMPTN Fisika

1. Mekanika
GAYA GESEKAN
1. Sebuah lemari didorong diatas lantai dasar namun belum bergerak juga. Pada
kondisi ini besar gaya gesek yang timbul ditentukan oleh ..
A. massa benda C. koefisien gesekan E. gaya pendorong
B. berat benda D. percepatan gravitasi Jawab : E
FfmafmaF =↑∴==↑=∑ 0
2. Seseorang bergerak dalam kendaraan yang sedang bergerak, tiba-tiba kendaraan
tersebut direm hingga berhenti, maka orang tersebut akan mendapatkan gaya
dorong arah ke depan. Hal ini sesuai dengan hukum …
A. Gaya gerak C. Newton I E. Newton III
B. Gravitasi Newton D. Newton II
Jawab : E>>> ∑∑ −=• FF
3. Pada gambar di bawah ini pasangan aksi dan reaksi adalah …
A. T2 dan T3 C. T1 dan W E. T2 dan W
B. T2 dan T1 D. T1 dan T3
Jawab : A (perhatikan gambar)
4. Mobil yang sedang bergerak dengan kecepatan 72 km/jam tiba-tiba direm
sehingga berhenti sejauh 10 m sejak direm. Jika massa mobil 2ton. Besar gaya
gesekan antara ban dan jalan adalah …N
A. 40.000 B. 4.000 C. 400 D. 40 E. 4
Jawab : A
N
x
x
s
mv
f
s
v
m
f
s
v
amaf
fkgtonmmsjamkmv
000.40
102
202000
222
?...:20002:10:/72
22
0
2
0
2
0
0
===↑=↑=↑∴=
=====
5. Benda dengan massa 10 kg berada di bidang mendatar kasar. 4,0=sµ ,
35,0=kµ dan g=10m/s2
. Bila benda itu diberi gaya horizontal yang tetap sebesar
30 N. Besarnya gaya gesekan yang bekerja pada banda tersebut …N
A. 20 B. 25 C. 30 D. 35 E. 40
Jawab : C
www.mhharismansur.com
W
T1
T2
T3
121

2. Mekanika
NFffFFfks 3000?...:35,0:4,0 ==↑=−↑=↑∴=== ∑µµ
6. Sebuah benda bermassa 0,25 kg jatuh dengan percepatan 9,2 m/s2
. Apabila
dianggap gaya gesekan udara konstan, maka gaya itu …N
A. 0,2 B. 0,5 C. 1,2 D. 1,5 E. 1,6
Jawab : A
Nagmmamgf
mafmgmaF
Fsmakgm
2,0)2,910(25,0)(
?...:/2,9:25,0 2
=−=−=−=
=−↑=
===
∑
7. Sebuah balok yang massanya 2 kg terletak di atas lantar mendatar dan ditarik
gaya 4 N miring ke atas membentuk sudut 600
dengan arah horizontal. Bila
g=10m/s2
, Bila Koefisien gesekan kinetic antara balok dengan lantai 1,0=kµ dan
2,0=sµ , maka gaya gesekan yang bekerja bada balok adalah …N
A. nol B. 2 C. 3,3 D. 4 E. 40
Jawab : B
1,0=kµ dan 2,0=sµ , maka : NxFf 2460cos4cos 2
1 ==== θ
8. Bila diketahui data seperti pada gambar, maka koefisien gesekan antara bidang
miring dan benda adalah :
A.
3
1
B.
2
1
C. 3
3
1
D. 3
2
1
E. 3
Jawab : C
330 3
10
=== tgtgθµ
9. Sebuah balok bermassa 25 kg terletak diam diatas bidang datar yang kasar.
Kemudian benda tersebut didorong dengan gaya F horizontal sebesar 100N.
Ternyata setelah 5 detik kecepatan benda menjadi 10 m/s. Tentukan besar
koefisien gesekan kinetis antara benda dengan lantai !
A. 0,05 B. 0,10 C. 0,15 D. 0,20 E. 0,25
Jawab : D
20,050250100
5
10
25)10.25(100
?....:5:/10:0:25 0
=∴=−↑





=−↑





=−
=====
kkkk
k
t
v
mmgF
stsmvvkgm
µµµµ
µ
www.mhharismansur.com
mg
a f
10 kg
0
30
122

3. Mekanika
10. Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal v0 di atas permukaan
mendatar, berhenti setelah menempuh jarak s, karena pengaruh gaya gesekan
kinetic, jika koefisien gesekan kinetic adalah kµ dan percepatan gravitasi g,
maka kecepatan awal akan memenuhi persamaan …
A. gskµ B. gskµ2 C. gskµ3 D. gskµ2 E. gskµ5
Jawab : B
V0 = kecepatan awal benda-----S = jarak benda
kµ = koefisien gesekan kinetis------g = percepatan gravitasi bumi
Ditanyakan : v0 = …
gsasvvasvv
gamamgmafmaF
k
kk
µ
µµ
2202 0
2
0
2
==∴=↑−=
=↑∴=↑=↑=∑
11. UMPTN 1990 Rayon A
Koefisien gesekan statis antara sebuah lemari kayu dengan lantai kasar bak suatu
truk sebesar 0,75. Maka besar percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki
truk agar lemari tetap tidak bergerak bak truk itu adalah … m/s2
A. nol B. 0,75 C. 2,5 D. 7,5 E. 10
Jawab : D
?...:/10:75,0 2
=== makss asmgµ
Gaya yang menyebabkan balok itu bergerak bersama truk adalah gaya gesekan,
maka percepatan maksimum yang dialami balok adalah
2
m/s5,710.75,0 ====↑=↑=↑=∑ g
m
mg
amamgmafmaF s
s
ss µ
µ
µ
12. Sebuah benda bermassa 0,10 kg jatuh bebas vertical dari ketinggian 2m ke
hamparan pasir. Jika benda itu masuk sedalam 2cm kedalam pasir sebelum
berhenti, besar gaya rata-rata yang dilakukan pasir untuk menghambat benda
adalah …N
A. 30 B. 50 C. 60 D. 90 E. 100
Jawab : E
N
s
mgh
f
fmhmcmxkgm
100
02,0
2
02,0
2.10.1,0
?...:2:02,02:10,0
====
=====
13. UMPTN 1992 Rayon C
www.mhharismansur.com
123

4. Mekanika
Penghapus papan tulis dengan berat 2 N dipakai untuk menghapus papan tulis
yang letaknya vertical. Siswa yang menggunakan penghapus tadi menekannya
tegak lurus ke papan tulis dengan gaya 10 N. Bila koefisien gesekan kinetis antara
penghapus dan papan tulis adalah 0,4, maka untuk menggerakkan penghapus
secara horizontal dengan kecepatan tetap siswa tadi harus menariknya dengan
gaya … N
A. 0,8 B. 3,2 C. 4,0 D. 4,8 E. 25,0
Jawab : C
Besar gaya normal adalah :
NFNFN 100 ==↑=− 
Besar gaya gesekan adalah :
NNf ss 410.4,0 === µ
Syarat memiliki kecepatan tetap gaya yang bekerja
sama dengan gaya gesekan
NNfF ss 410.4,0 ==== µ
14. UMPTN 1995 Rayon B kode 62
Benda dengan massa 10 kg dibidang mendatar kasar ( 35,0;40,0 == ss µµ ),
2
m/s10=g . Bila benda diberi gaya horizontal yang tetap sebesar 30N, besarnya
gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut adalah …N
A. 20 B. 25 C. 30 D. 35 E. 40
Jawab : C
NFf
makafFkarenaNxxmgNf
fNFg
ssss
ss
30
:.,4010104,0..
?...;30;m/s10;35,0;40,0 2
==
<====
=====
µµ
µµ
15. Sebuah benda meluncur dengan kecepatatan 4 m/s pada permukaan bidang datar
yang mempunyai koefisien gesekan 0,4. Bila massa benda 2 kg (g=10 m/s2
),
benda akan berhenti setelah jarak … m
A. 1,0 B. 1,5 C. 2,0 D. 2,5 E. 3,0
Jawab : C
m
xxg
v
S 2
104,02
4
2
22
0
===
µ
16. Benda A dan B disusun seperti gambar, massanya masing-masing berturut-turut 1
kg dan 2 kg (g=10 m/s2
). Bila koefisien gesekan antara dengan balok A 2 kali
www.mhharismansur.com
N
N10=F
N2=W
124

5. Mekanika
koefisien gesekan B dengan A, balok A tepat akan bergerak dengan percepatan 40
m/s2
. Maka perbandingan gaya gesekan antara balok A dan lantai dengan balok A
daB adalah :
A. 1 : 2
B. 1 : 3
C. 3 : 5
D. 5 : 3
E. 3 : 1
Jawab : E
Gesekan antara benda A dengan lantai
1:32:)2(3:
2:32:)21(::)(:
?....:;2:2:1:100
==
=+=↑+=
=====
ABABABAl
ABAlABAlABAlBABBAAlABAl
ABAlABAlBA
ff
ffgmgmmff
ffkgmkgmNF
µµ
µµµµµµ
µµ
17. UMPTN 1991 Rayon B
Balok A bermassa 2 kg dan balok B bermassa 1 kg. Balok B mula-mula diam, lalu
bergerak ke bawah sehingga menyentuh lantai setelah selang waktu … s
A.2 B. 5 C. 5 D. 4 E. 3
Jawab : C
?....;m/s10,2,0kg;2,kg2 2
===== tgmm sBA µ
(perhatikan gambar)
Besar percepatan sistim :
2
m/s2
12
10)2.2,01()(
=
+
−
=
+
−
=
BA
AsB
mm
gmm
a
µ

Benda B sampai ditanah : s
a
h
tath 525
2
25.22
2
1 2
====↑=
18. UMPTN 1993 Rayon A
Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar). Balok B
beratnya. Koefisien gesekan antara A dan B = 0,2 dan koefisien gesekan antara B
dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal untuk menggeser balok B adalah …N
www.mhharismansur.com
A
B
100N
A
B
m25
0,2μs =
2
m/s10=g
125

6. Mekanika
A. 950
B. 750
C. 600
D. 320
E. 100
Jawab : D (perhatikan diagram vector)
5,0,N500;2,0,N100 LantaiBAB ==== −µµ BA WW
B akan bergerak ?...=F
Syarat yang harus dipenuhi berlaku Hk I Newton yaitu :
NWWF
NNffFffFF
BLBAAB
BLBAABABABABAB
32030020)100500(5,0)100(2,0
00
=+=++=+=
+=+=↑=−−↑=
−
−∑
µµ
µµ


19. Ganesa Operation
Benda A terletak di atas benda B seperti gambar di bawah. Koefisien gesekan
statis antara balok A dan B adalah 0,3, sedangkan koefisien gesekan statis antara
lantai dengan benda 0,2. Gaya F bekerja pada benda hingga percepatan tertentu.
Berapakah besar gaya F maksimum agar benda A tidak slip jika diketahui
kgmA 1= dan kgmB 2= ?
A. 10 N B. 15 N C. 20 N D. 25 N E. 30 N
Jawab : B
?....;2,1;2,0,3,0 ===== − maksBALBAB Fkgmkgmµµ
Menentukan percepatan maksimum
benda, tinjau benda A pada gambar (a)
2
m/s310.3,0 ===
==
ga
m
gm
m
f
a
smak
A
As
A
s
mak
µ
µ


Besar gaya maksimum F supaya benda A tidak slip adalah pada gambar (b)
NF
ammgmmFammfF BABAkBAk
153)21(10)21(2,0
)()()(
=+++=
+++=↑+=−

 µ
20. UMPTN 1989 Rayon B
Balok B dalam gambar di samping adalah 660 N. Koefisien gesekan statis antara
balok dan meja adalah 0,25. Agar sistim berada dalam keadaan seimbang, maka
berat maksimum balok A adalah …
www.mhharismansur.com
C
B
A
F
ABf
BLf
F
A
B
F
sfA A
B
F
kf)(a
)(b
126

7. Mekanika
A. sama besar dengan gaya gesekan statis maksimum
antara balok B dan meja
B. lebih besar daripada gaya gesekan statis maksimum
antara balok B dan meja
C. lebih besar daripada gaya gesekan statis maksimum
antara balok B dan meja
D. 4
1
kali gaya gesekan statis maksimum antara balok B dan meja
E. 4 kali gaya gesekan statis maksimum antara balok B dan meja
Jawab : A
Sumbu x, resultan yang terjadi :
BB fTfT =↑= )2(45cos 2
1
Sumbu y, resultan yang terjadi :
2)2(45sin 2
1
AAA wTwTwT ==↑= 
BAB fwfT =∴=)2(:maksimumAbenda 2
1
BA
BA
fw
fw
=↑∴=
135sin135sin
:caradenganlaincara 
21. Ganesa Operation
Pada gambar berikut diketahui kgmA 4,0= , kgmB 8,0=
dan sµ semua permukaan 0,25. Berapa besar gaya F yang
diperlukan untuk menarik balok B ke kiri dengan kelajuan
tetap ? (dalam N)
A.1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5
Jawab : C
?...;m/s10,25,0kg;8,0,kg4,0 2
===== Fgmm sBA µ
Tinjauan benda A
N14.25,000
N410.4,00
===↑=−↑=
===↑=
∑
∑
AsABx
AAy
NTfTF
WNF
µ

Tinjauan benda B
N1210)8,04,0()(0 =+=↑+==↑=∑ ABBAABABy NgmmWNF 
www.mhharismansur.com
A
B
0
45
T
T 0
45
0
45cosT
0
45sinT
Aw
Bf
F B
A
ABf
BLN
F B
A
LBf −
T
AN
T
ABWAW
127

8. Mekanika
NxgmmTF
fTTFfTTFF
BAs
LBLBx
53210)8,04,0(25,0)12()(2
00
=+=++=++=
++=↑=−−−↑= −−∑
µ

22. Sipenmaru 1985
Bila P dan Q pada tali sistim pada gambar dalam
keadaan bergerak, maka :
A. keceparan P = kecepatan Q
B. percepatan P = percepatan Q
C. percepatan P = 2x percepatan Q
D. percepatan P = 3x percepatan Q
E. kecepatan P = 4x kecepatan Q (Jawab : C)
Jika P bergerak sejauh Px maka Q baru bergerak sejauh 2/Qx , untuk kecepatan
awal P dan Q sama dengan nol dengan waktu yang sama, maka :
QPQPQP
QPQQQ
Q
PP
aatatatastas
sxxtaxta
x
tax
2
2
:Qbenda:Pbenda
2
1
2
1
2
1
2
1
=∴=↑=↑=
==↑=∴=↑=
23. SPMB 2002 Regional II kode 321
Pada gambar di bawah, massa katrol diabaikan. Nilai tegangan tali T adalah …N
A. 6 B. 14 C. 20 D. 27 E. 34 Jawab : D
N27N67,26))9/10(10(3)(
/
9
10
63
)6.3(10)(
?...;m/s10;kg3kg;6;
2
23
1
21
12
2
213
1
∞=−=−=
=
+
−
=
+
−
=
=====
agmT
sm
mm
mmg
a
Tgmm
s
s


µ
µ
24. UMPTN 2001 Rayon B kode 150
Massa balok A dab B seperti pada gambar adalah 10 kg dan 5 kg. Koefisien gesek
antara balok A dengan bidang 0,2. Untuk mencegah balok A bergerak, massa
balok C minimum yang diperlukan adalah …kg
www.mhharismansur.com
P
Q
kg6
kg3
T
2
3
1
m/s10=
=
g
sµ
128

9. Mekanika
A. 10 C. 20 E. 30
B. 15 D. 25 Jawab : B
kg15
502205010)2,02(
5010)10(2,0)(
?...:2,0:kg5:kg10
=∴
=+↑=+
=+↑=+
====
C
CC
CBCAA
CABA
m
mm
mgmgmm
mmm
µ
µ
25. UMPTN 1994 Rayon A kode 22
Ditentukan kgmA 4= , kgmB 5= , 2
/10 smg = . Koefisien gesekan statis antara
benda A dengan C adalah 0,3 dan antara benda A dengan meja 0,2 (lihat gambar).
Sistim tidak bergerak. Pernyataan di bawah ini yang benar adalah :
(1). Gaya gesekan antara A dan C adalah nol
(2). Tegangan tali 50 N
(3). massa minimum benda C adalah 21 kg
(4). gaya gesekan antara A dan meja adalah 50 N
Jawab : E (1,2,3 dan 4)
2,0
3,0,m/s10kg;5,kg4
MejaA
2
=
====
−µ
µACBA gmm
(1).Gaya gesekan antara A dan C adalah nol
Pada sistim diam, maka gaya gesekan antara
A dan C sama dengan nol karena tidak ada
gaya searah dengan percepatan sistim (benar)
(2).Tegangan tali 50 N
Benda B besar tegangan talinya adalah :
NgmTF B 5010.50 ===→=∑ (benar)
(3).massa minimum benda C adalah 21 kg
Untuk benda A dan C, maka besar benda C adalah :
gmmNfTfTF CAssss )(00 +===↑=−↑=∑ µµ
kgmm CC 2142510)4(2.050 =−=↑+= (benar)
www.mhharismansur.com
A
B
C
A
B
C
meja
A
B
C
meja
T
T
sf
gmB
129

10. Mekanika
(4). gaya gesekan antara A dan meja adalah 50 N (benar)
26. UMPTN 1994 Rayon B kode 25
Benda dengan massa 4 kg terletak di atas bidang mendatar. Pada benda bekerja
gaya mendatar 50N. Bila koefisien gesekan statis 0,75, koefisien gesekan kinetis
0,5 dan 2
m/s10=g , maka :
1. benda dalam keadaan diam 3. percepatannya 2
m/s5
2. gaya gesek benda 20N 4. benda bergerak dengan percepatan tetap
Jawab : C (2 dan 4 benar)
salah)1n(pernyataa
bergerak)benda(
N3010.4.75,01.
s
ss
fF
mgf
>
=== µ
benar)4n(pernyataa/5,7a4.
salah)3n(pernyataa/5,7
4
2050
a3.
benar)2anN(pernyata2010.4.5,02.
2
2
sm
sm
m
fF
mgf
k
kk
=
=
−
=
−
=
=== µ
27. Benda dengan massa 4 kg terletak di atas bidang mendatar. Pada benda bekerja
gaya mendatar sebesar 50 N. Bila koefisien gesekan statis 0,75, koefisien gesekan
kinetis 0,5 dan 2
/10 smg = , maka
1. benda bergerak 3. percepatan benda 7,5 m/s2
2. gaya gesekan yang bekerja 20 N 4. benda bergerak dengan a =
tetap
Jawab : 1,2,3 dan 4(E)
5,0,75,0;m/s10,N50,kg4 2
===== ksgFm µµ
Gaya minimum untuk menggerakkan benda adalah :
N3010475,0 === xxmgf ss µ
1. benda bergerak
sfF > , maka benda akan bergerak (benar)
2. gaya gesekan yang bekerja 20 N
Nxxmgf kk 201045,0 === µ (benar)
3. percepatan benda 7,5 m/s2
2
/5,7
4
30
4
2050
10.5,0
4
50
smg
m
F
a k ==
−
=−=−= µ (benar)
www.mhharismansur.com
mf N50=F
75,0=sµ 5,0=kµ
130

11. Mekanika
4. benda bergerak dengan percepatan tetap
pernyataan no. 3 menandakan benda memiliki percepatan tetap (benar)
28. Pada gambar diatas, massa katrol diabaikan. Nilai tegangan tali T adalah …N
A. 6
B. 14
C. 20
D. 27
E. 34
Jawab : D
Dari gambar disamping :
amgmT
amgmamfsT
amfsT
s
s
66
666
6
.
.
+=⇒
+=+=⇒
=−⇒
µ
µ
amgmTamTgm 3333 −=↑=−⇒
Buktikan bahwa :
23
1
63
63
/
9
10
10.
63
6.3
. smg
mm
mm
a s
=





+
−
=





+
−
=⇒
µ
Maka tegangan yang diperoleh :
NNamgmT 277,26
9
10
.3)10.3(33 ==−=−=⇒
29. Gesekan yang bermanfaat untuk manusia sebagai berikut :
1. Kita dapat berjalan tanpa terpeleset
2. Kendaraan beroda dapat berjalan
3. Hancurnya benda langit saat jatuh ke bumi
4. Gesekan air untuk berenang
Pernyataan yang benar tentang manfaat gesekan adalah
A. 1,2 dan 3 B. 1 dab 3 C. 2 dan 4 D. 4 saja E. 1,2,3 dan 4
Jawab : A
30. Perhatikan kasus gaya gesekan di bawah ini
1. gesekan antara roda dengan porosnya
www.mhharismansur.com
6kg
3kg
T
T
3/1=sµ
2
/10 smg =
6kg
fs
T
3kg
T
m1g
a
131
a

12. Mekanika
2. gesekan antara pensil dan buku
3. gesekan antara piston dan silinder
4. gesekan lantai dengan sepatu.
Dari kasus di atas gesekan yang bermanfaat atau menguntungkan adalah nomor :
A. 1,2 dan 3 B. 1,2,3 dan 4 C. 1 dan 3 D. 2 dan 4 E. 4 saja
Jawab : D
www.mhharismansur.com
132