Pertanyaan Fisika: Besar Gaya yang Diperlukan untuk Menghentikan Benda

Pada pertanyaan ini, kita akan mencari tahu besar gaya yang diperlukan untuk menghentikan benda dengan massa 50kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 4m/s setelah menempuh jarak 10 meter.

Pengantar

Sebelum kita menjawab pertanyaan tersebut, kita perlu memahami konsep dasar fisika yang terkait dengan gerak dan gaya. Gerak adalah perubahan posisi suatu benda dari satu tempat ke tempat lain dalam rentang waktu tertentu. Kecepatan adalah perbandingan antara perubahan posisi dengan waktu yang ditempuh. Sedangkan gaya adalah pengaruh yang dapat menyebabkan perubahan kecepatan atau bentuk suatu benda.

Jawaban

Untuk menghentikan benda dengan massa 50kg yang bergerak dengan kecepatan 4m/s setelah menempuh jarak 10 meter, kita perlu menggunakan konsep energi kinetik dan kerja.

Pertama, kita perlu mencari energi kinetik benda saat bergerak dengan kecepatan 4m/s. Energi kinetik (Ek) dapat dihitung menggunakan rumus:

Ek = 1/2 * massa * kecepatan^2

Substitusikan nilai massa (m) = 50kg dan kecepatan (v) = 4m/s ke dalam rumus:

Ek = 1/2 * 50kg * (4m/s)^2

Ek = 1/2 * 50kg * 16m^2/s^2

Ek = 400Joule

Selanjutnya, kita perlu mencari kerja yang dilakukan oleh gaya yang diperlukan untuk menghentikan benda. Kerja (W) dapat dihitung menggunakan rumus:

W = gaya * jarak

Karena kita ingin menghentikan benda, maka gaya yang diperlukan adalah gaya hambat (Fh) yang memiliki arah berlawanan dengan arah gerak benda. Jadi, gaya hambat akan memiliki nilai negatif.

Substitusikan nilai jarak (s) = 10m ke dalam rumus:

W = -Fh * 10m

Untuk menghentikan benda, energi kinetik benda harus dikonversi menjadi energi potensial. Oleh karena itu, kerja yang dilakukan oleh gaya hambat harus sama dengan perubahan energi kinetik menjadi energi potensial. Jadi, kita dapat menuliskan persamaan:

W = -ΔEk

Substitusikan nilai ΔEk = -400Joule ke dalam rumus:

-Fh * 10m = -400Joule

Untuk mencari nilai gaya hambat (Fh), kita perlu membagi kedua sisi persamaan dengan jarak (s):

-Fh = -400Joule / 10m

Fh = 40Newton

Jadi, besar gaya yang diperlukan untuk menghentikan benda setelah menempuh 10 meter adalah 40 Newton.