4. Sebuah penghapus massanya 200 gram digunakan untuk menghapus tulisan di papan tulis dengan ditekan oleh tangan secara tegak lurus dengan gaya sebesar 200 N. Jika koefisien gesekan statis antara penghapus dan papan tulis sebesar 0,6 dan koefisien gesekan kinetis 0,3, percepatan grafitasi 10 m/s². Tentukan: a. Gambarkan diagram gayanya! b. Apakah penghapus dapat bergerak turun? C. Jika dapat berapa percepatannya. d. Jika tidak dapat, hitung besar gaya tekan maksimum agar penghapus dapat bergerak turun.
Verified answer
Jawaban:
a. Diagram gaya:
Gaya tekan (Ftekan) ke atas
|
| <--- Gaya gesekan kinetis (Fgesekankinetis)
|
| <--- Gaya gesekan statis maksimum (Fgesekanstatismaks)
|
| <--- Gaya gravitasi (Fg)
b. Penghapus dapat bergerak turun jika gaya tekan (Ftekan) ke atas lebih besar dari atau sama dengan gaya gesekan statis maksimum (Fgesekanstatismaks). Untuk menentukan apakah penghapus dapat bergerak turun, kita perlu membandingkan kedua gaya tersebut.
Ftekan = 200 N (gaya yang diberikan)
Fg = m * g = 200 g * 10 = 2000 N (gaya gravitasi)
Fgesekanstatismaks = μ * N = 0,6 * 2000 N = 1200 N
Karena Ftekan (200 N) lebih besar dari Fgesekanstatismaks (1200 N), penghapus dapat bergerak turun.
c. Percepatan penghapus saat bergerak turun dapat dihitung dengan hukum Newton (F = m * a). Dalam hal ini, Ftekan - Fg = m * a.
200 N - 2000 N = 200 g * a
-1800 N = 200 g * a
a = -1800 N / (200 g) = -9 m/s²
Jadi, percepatannya adalah sekitar 9 m/s² ke bawah.
d. Jika penghapus tidak dapat bergerak turun dengan gaya tekan 200 N, maka kita perlu menghitung besar gaya tekan maksimum agar penghapus dapat bergerak turun. Gaya tekan maksimum (Ftekanmaks) harus sama dengan atau lebih besar dari gaya gesekan statis maksimum (Fgesekanstatismaks).
Ftekanmaks = Fgesekanstatismaks = 1200 N
Jadi, gaya tekan maksimum yang diperlukan agar penghapus dapat bergerak turun adalah 1200 N.