Bank Soal Fisika SMA Hukum-Hukum Newton

Diketahui:

Gambar penerjun payung

Gaya hambat udara $F_{\text{A}}$ = 480 N ke atas

Gaya berat penerjun dan parasut payung $F_{\text{B}}$ = 800 N ke bawah

Percepatan gravitasi $g=10$ m/s²

Ditanya:

Pecepatan parasut jatuh ke bawah $a=$?

Dijawab:

Untuk menentukan percepatan penerjun payung jatuh ke bawah dapat menggunakan hukum II Newton. Berdasarkan hukum II Newton, percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Secara matematis, persamaan hukum II Newton adalah sebagai berikut.

$a=\frac{\Sigma F}{m}\ \ \ \ \ \text{atau}\ \ \ \ \ \ \Sigma F=ma$

Mula-mula menguraikan gaya yag bekerja pada penerjun payung seperti gambar berikut.

Gaya yang dikerjakan atlit beserta parasut payungnya yang bergerak ke bawah merupakan gaya berat. Gaya berat merupakan gaya yang bekerja pada benda akibat dari percepatan gravitasi yang dirumuskan dengan persamaan berikut.

$w=mg$

Pada kasus jatuh bebas, percepatan yang berlaku pada benda adalah percepatan gravitasi. Sehingga melalui persamaan gaya berat tersebut, dapat diperoleh massa penerjun beserta parasut payungnya adalah sebagai berikut.

$w_{\text{B}}=m_{\text{B}}g$

$m_{\text{B}}=\frac{w_{\text{B}}}{g}$

$m_{\text{B}}=\frac{800}{10}$

$m_{\text{B}}=80$ kg

Sehingga dapat dihitung percepatan jatuh penerjung payung adalah sebagai berikut.

$a=\frac{\Sigma F}{m_{\text{B}}}$

$a=\frac{F_{\text{A}}+F_{\text{B}}}{m_{\text{B}}}$

$a=\frac{\left(-480\right)+\left(800\right)}{80}$

Gaya hambat udara bernilai negatif karena arahnya ke atas dan berlawanan dengan arah gerak penerjun payung yang ke bawah.

$a=\frac{320}{80}$

$a=4$ m/s²

Jadi, besar percepatan atlit penerjun payung jatuh ke bawah adalah 4 m/s².