10. Perhatikan gambar berikut. F. 1 60° F. Besar dan arah percepatan balok dengan massa balok sebesar 4 kg dan gaya yang bekerja F, sebesar 20 N dan F, sebesar 6 N adalah . 1 2 .... 

Pada soal tersebut terdapat sebuah balok bermassa yang dikenai dua buah gaya dengan arah yang berbeda. Tahukah kamu, berdasarkan Hukum Newton tentang gerak, apabila terdapat benda bermassa yang dikenai gaya luar, maka ia akan mengalami percepatan. Besarnya percepatan gerak benda dapat kita hitung menggunakan persamaan yang terdapat dalam Hukum II Newton nih. Yuk kita bahas dulu konsep Hukum II Newton.

Identifikasi Konsep

Hukum II Newton menyatakan "Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada sebuah benda berbanding lurus dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda itu". Hubungan ini secara matematis dapat dituliskan sebagai:
\(a\sim ΣF\)
\(a\sim \frac{1}{m}\)

Sehingga persamaan pada Hukum II Newton dapat dirumuskan sebagai

\(a=\frac{ΣF}{m}\) atau

\(ΣF=ma\)

dengan:
\(a\) = percepatan benda (m/\(s^2\))
\(ΣF\) = besar gaya (N)
\(m\) = massa benda (kg)

Sekarang kita analisis besaran yang diketahui pada soal ya.

Pada soal diketahui:
massa \(m\) = 4 kg
gaya 1 \(F_1\) = 20 N membentuk sudut 60° terhadap sumbu x
gaya 2 \(F_2\) = 6 N ke arah kiri

Yang ditanyakan adalah percepatan \(a\)?

Sebelum kita hitung percepatannya, kita perlu menghitung resultan gaya yang bekerja pada benda terlebih dahulu nih. Tapi ternyata gaya \(F_1\) dan \(F_2\) belum segaris ya. Sehingga kita perlu proyeksikan gaya \(F_1\) ke arah sumbu x. Jika digambarkan maka akan seperti berikut.
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-79/ChapId-653/LessonId-1572/ModuleId-2/QuestionCode-21HKPVB4G6W/gaya2.PNG" />

Kita hitung dulu besarnya gaya \(F_{1x}\) :
\(F_{1x} = F_1 \cos 60°\)
\(F_{1x}=20 \cos 60°\)
\(F_{1x} = 20\times 0,5\)
\(F_{1x} = 10\) N

Selanjutnya kita hitung resultan gaya yang segaris, yaitu \(F_2\) dengan \(F_{1x}\). Ingat gaya ke kanan diasumsikan bernilai positif, dan gaya ke kiri diasumsikan bernilai negatif.

\(ΣF=F_{1x}+F_2\)
\(ΣF=10+(-6)\)
\(ΣF=10-6\)
\(ΣF=4\) N
Karena resultan gayanya bernilai positif, maka balok tersebut bergerak ke kanan.

Kita hitung percepatannya ya.
\(a=\frac{ΣF}{m}\)
\(a=\frac{4}{4}\)
\(a=1\) m/\(s^2\)

Diperoleh percepatan gerak balok adalah 1 m/\(s^2\), untuk arah percepatannya searah dengan gerak balok, yaitu ke kanan.

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi percepatan balok tersebut adalah 1 m/\(s^2\) ke arah kanan. 