Fisika Dasar I
11
Jawab :
|A| = 400 km dan |B| = 300 km, ditanyakan |C| = …..? dan = ….? |C|
2
= |A|
2
+ |B|
2
- 2 |A| |B| cos 135
o
|C|
2
= 400
2
+ 300
2
- 2 400 300 cos 135
o
= …………
o o
C B
maka C
B 135
sin sin
135 sin
sin
sehingga diperoleh :
..... arcsin
2. Diketahui vektor-vektor posisi sebagai berikut :
k j
r dan
j i
r ˆ
2 ˆ
3 ˆ
4 ˆ
2
2 1
hitunglah : a.
2 1
r r
b.
2 1
r r
c. Sudut yang diapit oleh vektor-vektor tersebut
Jawab :
a.
2 1
r r
=
12 ˆ
2 ˆ
3 ˆ
4 ˆ
2
k
j j
i
b.
2 1
r r
=
2 3
4 2
ˆ ˆ
ˆ k
j i
=
k j
i ˆ
6 ˆ
4 ˆ
8
c .
2 1
2 1
cos r
r r
r
, =
260 12
cos arc
= 41,91
o
3. Diketahui
j i
r j
i r
ˆ 7
ˆ 4
ˆ ˆ
2
2 1
dan
tentukan :
a. komponen C
yang memenuhi
2 1
r r
C
b. |C
| dan sudut yang dibentuknya terhadap sumbu-x.
Jawab :
a.
ˆ 8
ˆ 6
ˆ 7
ˆ 4
ˆ ˆ
2
2 1
j i
j i
j i
r r
C
b.
satuan C
10 100
8 6
2 2
, nilai ini merupakan resultan, maka besarnya sudut yang dibentuknya terhadap sumbu-x dihitung dengan
menggunakan persamaan :
o o
atau maka
13 ,
53 10
6 arccos
13 ,
53 8
, arcsin
8 ,
10 8
sin
.
24. 25.
26. 27. 28.
Fisika Dasar I
12
4. Seorang pemain golf membutuhkan tiga putt pukulan perlahan-lahan untuk
memasukkan bola ke dalam lubangnya. Putt pertama menggeser bola sejauh 12 m ke utara, yang kedua 6 m ke tenggara dan yang ke tiga 3 m ke barat-daya.
Tentukan pergeseran bola sejak pukulan pertama sampai masuk ke dalam lubang misalkan
= arah pergeseran bola.
Jawab :
Dengan menggunakan penjumlahan vektor secara analitis yaitu dengan menguraikan komponen vektor terhadap sumbu-x dan sumbu-y, maka resultannya
dapat dihitung sebagai berikut :
Jarak Pergeseran Bola
Komponen - X Komponen - Y
12 m 12 cos 90 =0
12 sin 90 = 1 6 m
6 cos 315 = 4,2426 6 sin 315 = -4,2426
3 m 3 cos 225 = -2,1213
3 sin 225 = -2,1213
Jumlah Rx = 2,1213
Ry = 5,6361
Pergeseran bola sejak pukulan pertama hingga masuk lubang adalah sama dengan resultan gaya-gaya tersebut dimana :
m R
R R
y x
02 ,
6 266
, 36
2 2
Arahnya dapat
dihitung dengan
menggunakan :
o x
y
R R
375 ,
69 657
, 2
1213 ,
2 6361
, 5
tan
Jadi arahnya :
o
625 ,
20 375
, 69
90
ke timur dari utara. 5.
Dua buah vektor diberikan sebagai
k j
i a
ˆ ˆ
3 ˆ
4
dan
. ˆ
4 ˆ
ˆ k
j i
b
Tentukanlah: a
b a
; b
b a
dan c vektor c
agar
c
b a
Jawab : a
b
a
ˆ ˆ
3 ˆ
4 k
j i
+
ˆ 4
ˆ ˆ
k j
i
=
k j
i ˆ
5 ˆ
2 ˆ
3
b
b a
=
ˆ
ˆ 3
ˆ 4
k j
i ˆ
4 ˆ
ˆ k
j i
=
k j
i ˆ
3 ˆ
4 ˆ
5
Fisika Dasar I
13
c Agar memenuhi
c
b a
, maka vektor c
haruslah dipilih yang memiliki komponen vektor yang merupakan lawan negatif dari
b a
, yaitu :
ˆ 3
ˆ 4
ˆ 5
k j
i c
, sehingga memenuhi
c
b a
k
j i
ˆ 3
ˆ 4
ˆ 5
+
ˆ 3
ˆ 4
ˆ 5
k j
i
= 0 6.
Dua buah vektor a
dan
b
memiliki komponen
x
a
= 3,2 ;
y
a
=1.6;
x
b
=0.5 ;
y
b
=4.5; dalam satuan sembarang. Tentukan sudut antara
a
dan
b
.
Jawab :
Komponen vektor
ˆ 5
, 4
ˆ 5
, ˆ
6 ,
1 ˆ
2 ,
3 j
i b
dan j
i a
. Untuk menentukan sudut antara kedua vektor tersebut, digunakan persamaan :
cos b
a b
a
543 ,
199 ,
16 8
, 8
5 ,
4 5
, 6
, 1
2 ,
3 ˆ
5 ,
4 ˆ
5 ,
ˆ 6
, 1
ˆ 2
, 3
cos
2 2
2 2
j i
j i
b a
b a
o
1 ,
57 543
, arccos
7. Tentukan kerapatan massa dan luas permukaan dalam SI dari sebuah silinder
dengan tinggi = 10,04 cm, diameter = 32,1 mm dan massa = 49,2 gr. Perhatikan angka signifikan yang seharusnya dituliskan pada jawaban.
Jawab :
Diketahui : tinggi silinder t = 10,04 cm = 0,1004 m diameter silinder d = 32,1 mm = 0,0321 m
jari-jari silinder r = 0,0321 2 = 0,01605 m massa silinder = 49,2 gr = 0,0492 kg
Ditanya : a. Luas permukaan silinder
b. Rapat massa silinder Penyelesaian :
a. Luas silinder =
2 4
2 2
10 093
, 8
01605 ,
m x
r
b. Rapat massa =
3 6
2 4
2
10 06
, 6
1004 ,
10 093
, 8
0492 ,
m kg
x m
m x
kg t
r m
V m
8. Dua buah vektor yang besarnya masing-masing 5 satuan dan 3 satuan,
membentuk sudut 60
o
satu sama lain. Hitunglah resultan vektor-vektor ini
Jawab :
Fisika Dasar I
14
satuan V
5
1
cos 2
2 1
2 2
2 1
V V
V V
R
satuan V
3
2
o
R 60
cos 3
5 2
3 5
2 2
o
60
satuan
R 7
49 5
, 30
9 25
9. Sebuah perahu hendak menyeberangi sungai. Kecepatan perahu adalah 10
mdtk. Perahu diarahkan 60
o
terhadap arus sungai yang kecepatannya 6 mdtk. Hitunglah :
a Kecepatan resultan perahu.
b Jarak yang ditempuh perahu jika perahu sampai ke seberang setelah 50
dtk.
Jawab :
a. Misal : Kecepatan resultan perahu = V
R
Kecepatan arus sungai = V
A
Kecepatan perahu = V
P
o P
A P
A R
V V
V V
V 60
cos 2
2 2
dtk
m V
R
14 196
60 100
36 5
, 10
6 2
10 6
2 2
10. Tiga buah gaya yang bekerja pada suatu partikel dinyatakan sebagai :
N k
j i
F ˆ
73 ˆ
36 ˆ
20
1
N
k j
i F
ˆ 46
ˆ 21
ˆ 17
2
N k
F ˆ
12
3
11. Tentukan resultannya dalam bentuk komponen dan tentukan pula besarnya
resultan tersebut.
Jawab :
Diketahui bahwa resultan masing-masing komponen adalah masing-masing komponen pada ketiga gaya tersebut, dinyatakan dalam :
N
F R
x x
3 17
20
N
F R
y y
15 21
36
N
F R
z z
15 12
46 73
60
o
V
p
V
A
V
R
Karena :
R k
R j
R i
R
z y
x
ˆ ˆ
ˆ
Maka komponennya :
R
k j
i ˆ
15 ˆ
15 ˆ
3
Fisika Dasar I
15
Besarnya resultan :
R
N 21,4
459
2 2
2 z
y x
R R
R
E. Rangkuman
