Edukiper.com - Gaya dan Tekanan. Kumpulan contoh soal tentang gaya dan tekanan disertai dengan pembahasan. Pembahasan contoh soal ini disusun untuk membantu murid memahami beberapa konsep dasar dalam materi gaya dan tekanan. Melalui contoh soal ini, diharapkan murid dapat mengidentifikasi definisi dari tekanan, menentukan besar tekanan yang dihasilkan oleh suatu benda, dan menganalisis pengaruh besar gaya atau luas bidang tekan terhadap besar tekanan.
Contoh 1 : Pengaruh Luas Bidang Sentuh
Jika sebuah balok diletakkan di atas sebuah lantai, maka tekanan terkecil yang diberikan balok pada lantai dapat diperoleh dengan cara .....
A. Memperbesar massa balok
B. Memperbesar luas alas balok
C. Memperkecil luas alas balok
D. Memperkecil massa balok
Pembahasan :
Sesuai dengan definisinya, besar tekanan yang dihasilkan oleh balok akan berbanding lurus dengan gaya beratnya dan berbanding terbalik dengan luas alas balok yang bersentuhan dengan permukaan lantai.
Dengan menganggap bahwa balok tersebut merupakan sebuah benda yang solid dan memiliki massa yang tetap, maka memperkecil atau memperbesar massa balok bukanlah suatu solusi yang tepat untuk memperkecil tekanan yang dihasilkannya.
Oleh karena itu, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan mengubah luas bidang sentuh. Luas bidang sentuh bergantung pada posisi balok (bagian mana yang menjadi alasnya). Agar tekanan yang dihasilkan kecil, maka luas bidang sentuh harus diperbesar.
Luas bidang sentuh dapat diperbesar dengan cara mengubah posisi balok. Dalam hal ini letakkanlah balok dengan bagian alasnya merupakan bagian yang memiliki luas paling besar. Dengan demikian, akan dihasilkan tekanan yang lebih kecil.
Jika keempat benda di atas memiliki massa yang sama, maka benda yang memberikan tekanan terbesar pada lantai adalah .....
A. Benda 1
B. Benda 2
C. Benda 3
D. Benda 4
Pembahasan :
Tekanan berbanding lurus dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan luas bidang sentuh. Karena besar gaya (dalam hal ini adalah gaya berat) yang diberikan keempat benda adalah sama (karena massanya sama), maka besar tekanan yang dihasilkan bergantung pada luas bidang sentuhnya.
Pada soal nomor satu telah dijelaskan bahwa semakin besar luas bidang sentuh (luas alas benda yang bersentuhan dengan lantai), maka akan semakin kecil tekanan yang dihasilkannya. Sebaliknya, semakin kecil luas bidang sentuhnya akan semakin besar tekanannya.
Dari keempat benda pada gambar di atas, jelas terlihat bahwa benda yang memiliki luas alas paling kecil adalah benda nomor 3. Dengan demikian, benda nomor 3 menghasilkan tekanan yang paling besar pada lantai dibanding benda yang lain.
Contoh 3 : Rumus Menentukan Tekanan
Jika suatu bidang dengan luas 20 m2 menerima gaya sebesar 400 Newton di seluruh permukaannya, maka tekanan yang dialami bidang tersebut adalah ....
A. 40 N/m2
B. 35 N/m2
C. 20 N/m2
D. 15 N/m2
Pembahasan :
Dik : A = 20 m2, F = 400 N
Dit : P = ....?
Pada soal disebutan bahwa bidang tersebut mendapat gaya di seluruh permukaannya sehingga luas bidang sentuh sama dengan luas bidang itu pula. Sesuai dengan rumus tekanan (P = F/A), maka:
⇒ P = F/A
⇒ P = 400 N/20 m2
⇒ P = 20 N/m2
Jadi, tekanan yang dialami oleh bidang seluas 20 m2 itu adalah 20 N/m2.
Soal 4 : Gaya Berat dan Tekanan
Sebuah benda berbentuk kubus yang terbuat dari besi memiliki panjang sisi 10 cm dan massa 8 kg. Jika benda tersebut diletakkan di atas meja yang luas permukaannya 3 m2, maka tekanan yang ditimbulkan benda tersebut adalah ....
A. 8.000 N/m2
B. 6.000 N/m2
C. 4.000 N/m2
D. 2.000 N/m2
Pembahasan :
Dik : s = 10 cm, m = 8 kg, A kubus = 3 m2
Dit : P = ....?
Untuk model soal seperti ini, biasanya akan ada murid yang terjebak dengan menganggap luas permukaan meja sebagai luas bidang sentuh. Padahal luas bidang sentuh untuk masalah ini adalah luas alas benda berbentuk kubus itu.
Ingat bahwa luas bidang sentuh adalah luas alas benda yang bersentuhan langsung dengan permukaan bidang. Nah karena bendanya berbentuk kubus, maka luas bidang sentuhnya adalah luas kubus itu sendiri.
Luas bidang sentuh dihitung dengan cara :
⇒ A = s x s
⇒ A = 10 cm x 10 cm
⇒ A = 100 cm2
⇒ A = 0,01 m2
Gaya yang bekerja pada permukaan meja adalah gaya berat benda. Sehingga gaya yang menekan permukaan meja sama dengan gaya berat benda tersebut.
Gaya yang bekerja dihitung dengan cara :
⇒ F = w
⇒ F = m.g
⇒ F = 8 kg x 10 m/s2
⇒ F = 80 N
Tekanan yang dihasilkan benda :
⇒ P = F/A
⇒ P = 80 N/0,01 m2
⇒ P = 8.000 N/m2
Jadi, tekanan yang diberikan benda tersebut adalah 8.000 N/m2.
Contoh 5 : Hubungan Massa Benda dan Tekanan
Sebuah benda bermassa m diletakkan di atas sebuah meja. Jika luas alas benda yang bersentuhan dengan permukaan meja adalah 500 cm2 dan tekanan yang dihasilkannya adalah 4.000 N/m2, maka m sama dengan ....
A. m = 20 kg
B. m = 10 kg
C. m = 5 kg
D. m = 2 kg
Pembahasan :
Dik : A = 500 cm2 = 0,05 m2, P = 4.000 N/m2
Dit : m = .... ?
Berdasarkan rumus tekanan :
⇒ P = F/A
⇒ F = P x A
⇒ F = 4.000 x 0,05
⇒ F = 200 N
Gaya (F) yang dimaksud pada perhitungan di atas adalah sama dengan gaya berat benda tersebut sehingga berlaku :
⇒ F = m . g
⇒ m = F/g
⇒ m = 200/10
⇒ m = 20 kg
Jadi, massa benda tersebut adalah 20 kg.
Contoh 1 : Pengaruh Luas Bidang Sentuh
Jika sebuah balok diletakkan di atas sebuah lantai, maka tekanan terkecil yang diberikan balok pada lantai dapat diperoleh dengan cara .....
A. Memperbesar massa balok
B. Memperbesar luas alas balok
C. Memperkecil luas alas balok
D. Memperkecil massa balok
Pembahasan :
Sesuai dengan definisinya, besar tekanan yang dihasilkan oleh balok akan berbanding lurus dengan gaya beratnya dan berbanding terbalik dengan luas alas balok yang bersentuhan dengan permukaan lantai.
Dengan menganggap bahwa balok tersebut merupakan sebuah benda yang solid dan memiliki massa yang tetap, maka memperkecil atau memperbesar massa balok bukanlah suatu solusi yang tepat untuk memperkecil tekanan yang dihasilkannya.
Oleh karena itu, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan mengubah luas bidang sentuh. Luas bidang sentuh bergantung pada posisi balok (bagian mana yang menjadi alasnya). Agar tekanan yang dihasilkan kecil, maka luas bidang sentuh harus diperbesar.
Luas bidang sentuh dapat diperbesar dengan cara mengubah posisi balok. Dalam hal ini letakkanlah balok dengan bagian alasnya merupakan bagian yang memiliki luas paling besar. Dengan demikian, akan dihasilkan tekanan yang lebih kecil.
Jawaban : B
Contoh 2 : Membandingkan Besar Tekanan
Jika keempat benda di atas memiliki massa yang sama, maka benda yang memberikan tekanan terbesar pada lantai adalah .....
A. Benda 1
B. Benda 2
C. Benda 3
D. Benda 4
Pembahasan :
Tekanan berbanding lurus dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan luas bidang sentuh. Karena besar gaya (dalam hal ini adalah gaya berat) yang diberikan keempat benda adalah sama (karena massanya sama), maka besar tekanan yang dihasilkan bergantung pada luas bidang sentuhnya.
Pada soal nomor satu telah dijelaskan bahwa semakin besar luas bidang sentuh (luas alas benda yang bersentuhan dengan lantai), maka akan semakin kecil tekanan yang dihasilkannya. Sebaliknya, semakin kecil luas bidang sentuhnya akan semakin besar tekanannya.
Dari keempat benda pada gambar di atas, jelas terlihat bahwa benda yang memiliki luas alas paling kecil adalah benda nomor 3. Dengan demikian, benda nomor 3 menghasilkan tekanan yang paling besar pada lantai dibanding benda yang lain.
Jawaban : C
Jika suatu bidang dengan luas 20 m2 menerima gaya sebesar 400 Newton di seluruh permukaannya, maka tekanan yang dialami bidang tersebut adalah ....
A. 40 N/m2
B. 35 N/m2
C. 20 N/m2
D. 15 N/m2
Pembahasan :
Dik : A = 20 m2, F = 400 N
Dit : P = ....?
Pada soal disebutan bahwa bidang tersebut mendapat gaya di seluruh permukaannya sehingga luas bidang sentuh sama dengan luas bidang itu pula. Sesuai dengan rumus tekanan (P = F/A), maka:
⇒ P = F/A
⇒ P = 400 N/20 m2
⇒ P = 20 N/m2
Jadi, tekanan yang dialami oleh bidang seluas 20 m2 itu adalah 20 N/m2.
Jawaban : C
Sebuah benda berbentuk kubus yang terbuat dari besi memiliki panjang sisi 10 cm dan massa 8 kg. Jika benda tersebut diletakkan di atas meja yang luas permukaannya 3 m2, maka tekanan yang ditimbulkan benda tersebut adalah ....
A. 8.000 N/m2
B. 6.000 N/m2
C. 4.000 N/m2
D. 2.000 N/m2
Pembahasan :
Dik : s = 10 cm, m = 8 kg, A kubus = 3 m2
Dit : P = ....?
Untuk model soal seperti ini, biasanya akan ada murid yang terjebak dengan menganggap luas permukaan meja sebagai luas bidang sentuh. Padahal luas bidang sentuh untuk masalah ini adalah luas alas benda berbentuk kubus itu.
Ingat bahwa luas bidang sentuh adalah luas alas benda yang bersentuhan langsung dengan permukaan bidang. Nah karena bendanya berbentuk kubus, maka luas bidang sentuhnya adalah luas kubus itu sendiri.
Luas bidang sentuh dihitung dengan cara :
⇒ A = s x s
⇒ A = 10 cm x 10 cm
⇒ A = 100 cm2
⇒ A = 0,01 m2
Gaya yang bekerja pada permukaan meja adalah gaya berat benda. Sehingga gaya yang menekan permukaan meja sama dengan gaya berat benda tersebut.
Gaya yang bekerja dihitung dengan cara :
⇒ F = w
⇒ F = m.g
⇒ F = 8 kg x 10 m/s2
⇒ F = 80 N
Tekanan yang dihasilkan benda :
⇒ P = F/A
⇒ P = 80 N/0,01 m2
⇒ P = 8.000 N/m2
Jadi, tekanan yang diberikan benda tersebut adalah 8.000 N/m2.
Jawaban : A
Contoh 5 : Hubungan Massa Benda dan Tekanan
Sebuah benda bermassa m diletakkan di atas sebuah meja. Jika luas alas benda yang bersentuhan dengan permukaan meja adalah 500 cm2 dan tekanan yang dihasilkannya adalah 4.000 N/m2, maka m sama dengan ....
A. m = 20 kg
B. m = 10 kg
C. m = 5 kg
D. m = 2 kg
Pembahasan :
Dik : A = 500 cm2 = 0,05 m2, P = 4.000 N/m2
Dit : m = .... ?
Berdasarkan rumus tekanan :
⇒ P = F/A
⇒ F = P x A
⇒ F = 4.000 x 0,05
⇒ F = 200 N
Gaya (F) yang dimaksud pada perhitungan di atas adalah sama dengan gaya berat benda tersebut sehingga berlaku :
⇒ F = m . g
⇒ m = F/g
⇒ m = 200/10
⇒ m = 20 kg
Jadi, massa benda tersebut adalah 20 kg.
Jawaban : A
0 comments :
Post a Comment