Edutafsi.com - Contoh soal dan pembahasan tentang dinamika partikel yaitu menentukan besar tegangan tali pada sistem katrol dan bidang datar. Benda bermassa 4 kg diletakkan di atas sebuah meja yang permukaannya licin kemudian dihubungkan dengan benda bermassa 6 kg yang digantung pada seutas tali melalui sebuah katrol yang terletak di pinggir meja. Jika massa katrol diabaikan, besar tegangan tali pada sistem tersebut adalah ....
A. T = 96 N
B. T = 72 N
C. T = 60 N
D. T = 36 N
E. T = 24 N
Pembahasan :
Dik : m1 = 4 kg, m2 = 6 kg
Dit : T = ..... ?
Untuk menyelesaikan soal ini, Sobat Tafsi harus memahami kembali konsep dinamika gerak lurus khususnya mengenai aplikasi hukum Newton.
Hukum Newton merupakan suatu hukum yang menjelaskan hubungan antara massa, percepatan, dan gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda.
Untuk soal ini, setidaknya Kalian harus menguasai konsep hukum I Newton dan hukum II Newton.
Hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman.
Menurut hukum ini, jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap.
Keterangan :
∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
Jadi, hukum I Newton ini berlaku untuk benda yang diam atau benda yang bergerak lurus beraturan (yang kecepatannya konstan).
Menurut hukum II Newton, resultan gaya yang bekerja pada suatu benda akan sama dengan hasil kali massa dengan percepatan benda.
Keterangan :
∑F = resultan gaya (N)
m = massa benda (kg)
a = percepatan benda (m/s2)
Nah, hukum II Newton ini, berlaku untuk benda yang bergerak dan mengalami percepatan.
Pada soal disebutkan bahwa massa katrol diabaikan, maka soal ini dapat kita selesaikan menggunakan konsep dinamika gerak lurus.
Tapi, jika dalam soal massa katrol tidak diabaikan, maka soalnya harus diselesaikan menggunakan konsep dinamika rotasi.
Pada soal disebutkan dua benda dihubungkan menggunakan seutas tali dan katrol, di mana salah satu benda berada di atas meja dan benda lain tergantung.
Karena permukaan meja licin, maka sistem akan bergerak menuju benda yang tergantung.
Dalam hal ini, benda pertama yang ada di atas meja bergerak ke kanan, sedangkan benda yang tergantung bergerak ke bawah.
Dalam sistem tersebut, kedua benda mengalami gaya tegangan tali yang sama besar, yaitu sebesar T. dan mengalami percepatan yang sama besar sebesar a.
Untuk lebih jelasnya, mari kita lihat ilustrasi sistem katrol dan bidang datar untuk soal ini.
Pada gambar di atas di atas, dapat Sobat Tafsi lihat gaya-gaya yang bekerja pada benda pertama dan benda kedua.
Perhatikan arah dari masing-masing gaya.
Untuk benda Pertama:
Pada benda pertama, ada satu gaya yang bekerja dalam arah horizontal, yaitu gaya tegangan tali yang arahnya ke kanan.
Kenapa ke kanan?
Karena pada benda pertama, tegangan tali berperan menarik benda tersebut ke kanan akibat gaya berat yang dihasilkan benda kedua.
Karena arah tegangan tali searah dengan arah gerak benda, maka T bertanda positif.
Berdasarkan hukum II Newton, maka berlaku:
⇒ ∑F = m1 . a
⇒ T = m1 . a
⇒ T = 4a
Untuk benda Kedua:
Pada benda kedua, ada dua gaya yang bekerja dalam arah vertikal, yaitu gaya tegangan tali dan gaya berat.
Gaya berat W2 bekerja searah dengan arah gerak benda, yaitu ke bawah. Maka gaya berat W2 bertanda positif.
Gaya tegangan tali pada benda kedua bekerja berlawanan arah dengan arah gerak, yaitu ke atas, sehingga T untuk benda kedua bertanda negatif.
Kenapa T untuk benda kedua arahnya ke atas?
Karena pada benda kedua, tegangan tali berfungsi menahan benda bukan menarik benda seperti pada benda pertama.
Berdasarkan hukum II Newton, maka:
⇒ ∑F = m2 . a
⇒ W2 - T = m2 . a
⇒ m2.g - T = m2 . a
⇒ 6(10) - T = 6a
⇒ 60 - T = 6a
⇒ T = 60 - 6a
Karena tegangan tali yang dialami benda pertama dan benda kedua adalah sama, maka berlaku:
⇒ T = T
⇒ 4a = 60 - 6a
⇒ 4a + 6a = 60
⇒ 10a = 60
⇒ a = 60/10
⇒ a = 6 m/s2
Besar tegangan tali yang dialami keduanya:
⇒ T = 4a
⇒ T = 4(6)
⇒ T = 24 N
Jadi, besar tegangan tali pada sistem tersebut adalah 24 N.
Tips Edutafsi:
Jika Sobat Tafsi bisa menghapal rumus, maka soal di atas dapat diselesaikan dengan waktu yang relatif lebih singkat sebagai berikut.
Tapi ingat, rumus ini hanya berlaku untuk sistem katrol dan bidang datar yang permukaan bidang datarnya licin dan massa katrolnya diabaikan.
Besar tegangan tali:
⇒ T = (m1 . W2) / (m1 + m2)
⇒ T = (4. 60) / (4 + 6)
⇒ T = 240/10
⇒ T = 24 N
Jadi, besar tegangan tali sistem tersebut adalah 24 N.
Demikian pembahasan contoh soal tentang dinamika gerak lurus, menentukan besar tegangan tali pada sistem katrol dan bidang datar.
Baca juga : Contoh Menentukan Percepatan Sistem Katrol.
Jika pembahasan ini bermanfaat, bantu edutafsi ya untuk share ke teman-teman Kalian melalui tombol share yang tersedia.
Kalau Sobat Tafsi masih bingung atau belum paham dengan penjelasan di atas, boleh share pertanyaan kalian di komentar. Kami akan coba menjelaskan.
Untuk pembahasan contoh soal tentang dinamika gerak lurus lainnya, Sobat Tafsi bisa cek di menu contoh fisika atau melalui tombol kategori di bawah ini.
A. T = 96 N
B. T = 72 N
C. T = 60 N
D. T = 36 N
E. T = 24 N
Pembahasan :
Dik : m1 = 4 kg, m2 = 6 kg
Dit : T = ..... ?
Untuk menyelesaikan soal ini, Sobat Tafsi harus memahami kembali konsep dinamika gerak lurus khususnya mengenai aplikasi hukum Newton.
Hukum Newton merupakan suatu hukum yang menjelaskan hubungan antara massa, percepatan, dan gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda.
Untuk soal ini, setidaknya Kalian harus menguasai konsep hukum I Newton dan hukum II Newton.
Hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman.
Menurut hukum ini, jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap.
| ∑F = 0 |
Keterangan :
∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
Jadi, hukum I Newton ini berlaku untuk benda yang diam atau benda yang bergerak lurus beraturan (yang kecepatannya konstan).
Menurut hukum II Newton, resultan gaya yang bekerja pada suatu benda akan sama dengan hasil kali massa dengan percepatan benda.
| ∑F = m . a |
Keterangan :
∑F = resultan gaya (N)
m = massa benda (kg)
a = percepatan benda (m/s2)
Nah, hukum II Newton ini, berlaku untuk benda yang bergerak dan mengalami percepatan.
Pada soal disebutkan bahwa massa katrol diabaikan, maka soal ini dapat kita selesaikan menggunakan konsep dinamika gerak lurus.
Tapi, jika dalam soal massa katrol tidak diabaikan, maka soalnya harus diselesaikan menggunakan konsep dinamika rotasi.
Pada soal disebutkan dua benda dihubungkan menggunakan seutas tali dan katrol, di mana salah satu benda berada di atas meja dan benda lain tergantung.
Karena permukaan meja licin, maka sistem akan bergerak menuju benda yang tergantung.
Dalam hal ini, benda pertama yang ada di atas meja bergerak ke kanan, sedangkan benda yang tergantung bergerak ke bawah.
Dalam sistem tersebut, kedua benda mengalami gaya tegangan tali yang sama besar, yaitu sebesar T. dan mengalami percepatan yang sama besar sebesar a.
Untuk lebih jelasnya, mari kita lihat ilustrasi sistem katrol dan bidang datar untuk soal ini.
Pada gambar di atas di atas, dapat Sobat Tafsi lihat gaya-gaya yang bekerja pada benda pertama dan benda kedua.
Perhatikan arah dari masing-masing gaya.
Untuk benda Pertama:
Pada benda pertama, ada satu gaya yang bekerja dalam arah horizontal, yaitu gaya tegangan tali yang arahnya ke kanan.
Kenapa ke kanan?
Karena pada benda pertama, tegangan tali berperan menarik benda tersebut ke kanan akibat gaya berat yang dihasilkan benda kedua.
Karena arah tegangan tali searah dengan arah gerak benda, maka T bertanda positif.
Berdasarkan hukum II Newton, maka berlaku:
⇒ ∑F = m1 . a
⇒ T = m1 . a
⇒ T = 4a
Untuk benda Kedua:
Pada benda kedua, ada dua gaya yang bekerja dalam arah vertikal, yaitu gaya tegangan tali dan gaya berat.
Gaya berat W2 bekerja searah dengan arah gerak benda, yaitu ke bawah. Maka gaya berat W2 bertanda positif.
Gaya tegangan tali pada benda kedua bekerja berlawanan arah dengan arah gerak, yaitu ke atas, sehingga T untuk benda kedua bertanda negatif.
Kenapa T untuk benda kedua arahnya ke atas?
Karena pada benda kedua, tegangan tali berfungsi menahan benda bukan menarik benda seperti pada benda pertama.
Berdasarkan hukum II Newton, maka:
⇒ ∑F = m2 . a
⇒ W2 - T = m2 . a
⇒ m2.g - T = m2 . a
⇒ 6(10) - T = 6a
⇒ 60 - T = 6a
⇒ T = 60 - 6a
Karena tegangan tali yang dialami benda pertama dan benda kedua adalah sama, maka berlaku:
⇒ T = T
⇒ 4a = 60 - 6a
⇒ 4a + 6a = 60
⇒ 10a = 60
⇒ a = 60/10
⇒ a = 6 m/s2
Besar tegangan tali yang dialami keduanya:
⇒ T = 4a
⇒ T = 4(6)
⇒ T = 24 N
Jadi, besar tegangan tali pada sistem tersebut adalah 24 N.
Tips Edutafsi:
Jika Sobat Tafsi bisa menghapal rumus, maka soal di atas dapat diselesaikan dengan waktu yang relatif lebih singkat sebagai berikut.
Tapi ingat, rumus ini hanya berlaku untuk sistem katrol dan bidang datar yang permukaan bidang datarnya licin dan massa katrolnya diabaikan.
Besar tegangan tali:
⇒ T = (m1 . W2) / (m1 + m2)
⇒ T = (4. 60) / (4 + 6)
⇒ T = 240/10
⇒ T = 24 N
Jadi, besar tegangan tali sistem tersebut adalah 24 N.
Jawaban : E
Demikian pembahasan contoh soal tentang dinamika gerak lurus, menentukan besar tegangan tali pada sistem katrol dan bidang datar.
Baca juga : Contoh Menentukan Percepatan Sistem Katrol.
Jika pembahasan ini bermanfaat, bantu edutafsi ya untuk share ke teman-teman Kalian melalui tombol share yang tersedia.
Kalau Sobat Tafsi masih bingung atau belum paham dengan penjelasan di atas, boleh share pertanyaan kalian di komentar. Kami akan coba menjelaskan.
Untuk pembahasan contoh soal tentang dinamika gerak lurus lainnya, Sobat Tafsi bisa cek di menu contoh fisika atau melalui tombol kategori di bawah ini.
Post a Comment