Bab 4: Dinamika Gerak dan Gaya

Jawaban: A. Mobil tampak bergerak ke arah yang berlawanan dengan arah kereta. Penjelasan: Ketika kereta bergerak dengan kecepatan konstan dan penumpang di dalamnya mengamati mobil di luar yang diam atau bergerak lebih lambat, penumpang akan merasakan seolah-olah mobil bergerak ke arah berlawanan. Hal ini terjadi karena pengamatan gerak bersifat relatif, tergantung pada posisi dan kecepatan pengamat. Jadi, meskipun mobil mungkin sebenarnya diam di jalan, dari sudut pandang penumpang di kereta yang sedang melaju, mobil tampak bergerak ke belakang.

Jawaban: C. Terlihat bergerak lebih lambat karena pengamat bergerak lebih cepat. Penjelasan: Dalam konsep gerak relatif, kecepatan suatu benda bergantung pada siapa yang mengamatinya. Jika pengamat bergerak lebih cepat daripada benda, maka dari sudut pandang pengamat, benda tersebut akan tampak bergerak lebih lambat atau bahkan bisa tampak diam jika kecepatan keduanya sama besar dan searah. Hal ini menunjukkan bahwa kecepatan bukanlah sesuatu yang mutlak, melainkan bergantung pada kerangka acuan pengamat.

Jawaban: B. Perubahan kecepatan Penjelasan: Peristiwa ketika mobil yang semula diam kemudian mencapai kecepatan tertentu menunjukkan bahwa kecepatan mobil berubah dari 0 menjadi 20 m/s dalam 5 detik. Perubahan kecepatan inilah yang disebut percepatan. Jadi, percepatan terjadi karena adanya perubahan kecepatan terhadap waktu — semakin cepat perubahan kecepatan terjadi, semakin besar percepatannya. Fenomena ini menggambarkan konsep dasar percepatan dalam gerak lurus beraturan berubah beraturan (GLBB).

Jawaban: A. Berat benda: (1), (5), (6); Massa benda: (2), (3), (4), (7) Penjelasan: Berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda, sehingga dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (1), berubah sesuai tempat (5), dan arahnya selalu menuju pusat Bumi (6) karena merupakan gaya vektor. Sementara itu, massa adalah besaran pokok (2) dengan satuan SI kilogram (3), nilainya tetap di mana pun (4), dan tidak memiliki arah (7) karena termasuk besaran skalar. Perbedaan ini menunjukkan bahwa massa menggambarkan jumlah materi, sedangkan berat menggambarkan gaya gravitasi yang bekerja pada massa tersebut.

Jawaban: A. Berat benda: (1), (5), (6); Massa benda: (2), (3), (4), (7) Penjelasan: Berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda, sehingga dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (1), berubah sesuai tempat (5), dan arahnya selalu menuju pusat Bumi (6) karena merupakan gaya vektor. Sementara itu, massa adalah besaran pokok (2) dengan satuan SI kilogram (3), nilainya tetap di mana pun (4), dan tidak memiliki arah (7) karena termasuk besaran skalar. Perbedaan ini menunjukkan bahwa massa menggambarkan jumlah materi, sedangkan berat menggambarkan gaya gravitasi yang bekerja pada massa tersebut.

Jawaban: A. Berat benda: (1), (5), (6); Massa benda: (2), (3), (4), (7) Penjelasan: Berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda, sehingga dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (1), berubah sesuai tempat (5), dan arahnya selalu menuju pusat Bumi (6) karena merupakan gaya vektor. Sementara itu, massa adalah besaran pokok (2) dengan satuan SI kilogram (3), nilainya tetap di mana pun (4), dan tidak memiliki arah (7) karena termasuk besaran skalar. Perbedaan ini menunjukkan bahwa massa menggambarkan jumlah materi, sedangkan berat menggambarkan gaya gravitasi yang bekerja pada massa tersebut.

Jawaban: C. Percepatan benda menjadi dua kali semula karena gaya berbanding lurus dengan percepatan. Penjelasan: Hukum II Newton menyatakan $F=m\times a$ atau $]a=\frac{F}{m}$. Jika $F$ diperbesar dua kali lipat, sedangkan massa tetap, maka semakin besar gaya yang diberikan, semakin besar pula percepatannya. • Awalnya: $a_1=\frac{40}{10}=4{\text{m/s}}^2$ • Setelah gaya bertambah: $a_2=\frac{80}{10}=8{\text{m/s}}^2$ Ketika gaya diperbesar dari 40 N menjadi 80 N (dua kali lipat), percepatan juga meningkat dari 4 m/s² menjadi 8 m/s² yang berarti, dua kali semula. Jadi, percepatan benda bertambah sebanding dengan gaya yang diberikan, sesuai dengan Hukum II Newton.

Jawaban: C. Benda bergerak lurus beraturan dengan kelajuan tetap 5 m/s. Penjelasan: Dari tabel terlihat bahwa setiap 1 detik, jarak yang ditempuh selalu bertambah 5 meter secara tetap. Artinya, pertambahan jarak per waktu konstan $v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=5\text{m/s}$. Untuk membuktikannya, dapat hitung kelajuannya dengan mengambil dua titik waktu berurutan, misalnya antara detik ke-1 dan detik ke-2: $v=\frac{10-5}{2-1}=5\text{m/s}$ Jika dihitung di waktu lain, hasilnya juga selalu 5 m/s. Karena kelajuannya tetap (tidak berubah) dan benda bergerak sepanjang garis lurus, maka geraknya disebut Gerak Lurus Beraturan (GLB) dengan kelajuan tetap 5 m/s.

Jawaban: B. (1), (3) dan (2), (4) Penjelasan: Gerak lurus berubah beraturan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu dipercepat dan diperlambat. Pada gerak dipercepat, kecepatan benda bertambah secara teratur seiring waktu, seperti mobil yang menekan pedal gas atau apel yang jatuh ke tanah karena tarikan gravitasi. Sebaliknya, pada gerak diperlambat, kecepatan benda berkurang secara teratur, misalnya bola basket yang dilempar ke atas hingga berhenti sesaat sebelum jatuh kembali, atau bola yang bergulir di lantai dan makin lama makin lambat akibat gaya gesek. Kedua jenis gerak ini menunjukkan bagaimana gaya dapat memengaruhi perubahan kecepatan suatu benda dalam arah tertentu.

Jawaban: C. Gaya tarik benda terhadap Bumi. Penjelasan: Menurut Hukum III Newton, setiap gaya aksi memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah. Dalam kasus ini, gaya berat $w$ adalah gaya gravitasi yang dilakukan Bumi pada benda yang arahnya ke bawah. Maka, gaya reaksinya adalah gaya tarik benda terhadap Bumi, arahnya ke atas. Dengan kata lain, Bumi menarik benda ke bawah (gaya berat), dan benda pun menarik Bumi ke atas dengan gaya yang sama besar, hanya arah dan titik kerjanya berbeda. Ini menunjukkan bahwa gaya aksi–reaksi selalu bekerja pada dua benda yang berbeda, bukan saling meniadakan pada satu benda.

Jawaban: C. Gaya tarik benda terhadap Bumi. Penjelasan: Menurut Hukum III Newton, setiap gaya aksi memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah. Dalam kasus ini, gaya berat $w$ adalah gaya gravitasi yang dilakukan Bumi pada benda yang arahnya ke bawah. Maka, gaya reaksinya adalah gaya tarik benda terhadap Bumi, arahnya ke atas. Dengan kata lain, Bumi menarik benda ke bawah (gaya berat), dan benda pun menarik Bumi ke atas dengan gaya yang sama besar, hanya arah dan titik kerjanya berbeda. Ini menunjukkan bahwa gaya aksi–reaksi selalu bekerja pada dua benda yang berbeda, bukan saling meniadakan pada satu benda.

Jawaban: C. Gaya tarik benda terhadap Bumi. Penjelasan: Menurut Hukum III Newton, setiap gaya aksi memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah. Dalam kasus ini, gaya berat (w) adalah gaya gravitasi yang dilakukan Bumi pada benda yang arahnya ke bawah. Maka, gaya reaksinya adalah gaya tarik benda terhadap Bumi, arahnya ke atas. Dengan kata lain, Bumi menarik benda ke bawah (gaya berat), dan benda pun menarik Bumi ke atas dengan gaya yang sama besar, hanya arah dan titik kerjanya berbeda. Ini menunjukkan bahwa gaya aksi–reaksi selalu bekerja pada dua benda yang berbeda, bukan saling meniadakan pada satu benda.

Jawaban: B. Sebesar 40 N ke kiri Penjelasan: Menurut Hukum III Newton, setiap gaya aksi selalu diimbangi oleh gaya reaksi yang sama besar namun berlawanan arah. Ketika Kenan dan Fiko menarik papan dengan gaya 40 N ke kanan (aksi), maka papan memberikan gaya reaksi sebesar 40 N ke kiri pada tali dan tangan mereka. Gaya ini tidak meniadakan gaya aksi karena keduanya bekerja pada benda yang berbeda, gaya aksi pada papan, sedangkan gaya reaksi pada penarik. Inilah sebabnya papan dan penarik saling memberi pengaruh arah gaya yang berlawanan.

Jawaban: A. 0 N, benda tetap diam Penjelasan: Ketika dua gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah bekerja pada suatu benda, kedua gaya tersebut saling meniadakan. Gaya pertama 10 N ke kiri dan gaya kedua 10 N ke kanan menghasilkan gaya resultan nol (0 N). Karena tidak ada gaya total yang bekerja, benda akan tetap diam jika sebelumnya diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan jika sudah bergerak maka sesuai dengan Hukum I Newton tentang kelembaman.

Jawaban: B. 25 N Penjelasan: Kedua gaya saling tegak lurus, sehingga resultan dihitung dengan rumus Pythagoras: $R=\sqrt{9^2+24^2}=\sqrt{81+576}=\sqrt{657}=25\text{N}$ Jadi, besar resultan kedua gaya adalah 25 N.

Jawaban: D. Resultan gaya Penjelasan: Ketika beberapa gaya bekerja pada sebuah benda, pengaruh keseluruhan gaya-gaya tersebut dapat digantikan oleh satu gaya tunggal. Gaya tunggal yang memberikan efek sama dengan semua gaya yang bekerja disebut resultan gaya. Resultan gaya memperhitungkan arah dan besar setiap gaya, jika semua gaya searah, resultannya dijumlahkan sedangkan jika berlawanan arah, maka dikurangkan. Nilai resultan menentukan apakah benda akan bergerak, berhenti, atau tetap diam, sesuai dengan hukum I dan II Newton.

Jawaban: D. 12 km Penjelasan: Reno dan Bima bersepeda saling mendekat dari dua arah berlawanan. Jarak total antara mereka akan sama dengan jumlah jarak yang ditempuh masing-masing hingga bertemu. Langkah Perhitungan: $$\begin{gathered} \text{Jarak total}=(v_A+v_B)\times t \\ =(5+7)\times 1000=12\times 1000=12.000\text{m}=12\text{km} \end{gathered}$$ Jadi, jarak antara Desa A dan Desa B adalah 12 km.