Postingan ini membahas contoh soal gerak benda yang dihubungkan dengan tali di bidang datar yang disertai pembahasannya atau penyelesaiannya. Gerak bendan yang dihubungkan dengan tali merupakan salah satu penerapan hukum-hukum Newton.
a =
Rumus tegangan T:
F – fg1 – T = m1 . a
Keterangan:
- a = percepatan kedua benda (m/s2)
- F = gaya tarik (N)
- fg1 = fg2 = gaya gesek benda 1 dan 2 (N)
- m1 = m2 = massa benda 1 dan 2 (kg)
- T = tegangan tali (N)
Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal dan pembahasannya dibawah ini.
Contoh soal 1
Dua buah balok dihubungkan dengan seutas tali ringan ditarik secara horizontal dengan gaya F = 50 N seperti gambar dibawah ini.
Massa benda m1 = 20 kg dan m2 = 10 kg. Jika g = 10 m/s2 dan koefisien gesekan kinetis antara balok dan permukaan lantai 0,1 maka percepatan kedua balok adalah…
A. 5 m/s2
B. 4 m/s2
C. 3 m/s2
D. 2 m/s2
E. 1 m/s2
Pembahasan / penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini kita hitung terlebih dahulu gaya gesekan pada balok 1 dan 2 dengan cara sebagai berikut:
- fg1 = μ1 . N = μk . m1 . g
- fg1 = 0,1 . 20 kg . 10 m/s2 = 20 N
- fg2 = μ2 = μk . N2 = μk . m2 . g
- fg2 = 0,1 . 10 kg . 10 m/s2 = 10 N
Selanjutnya kita menghitung percepatan kedua balok dengan rumus sebagai berikut:
→ a =→ a =
Jadi soal ini jawabannya E.
Contoh soal 2
Dua buah balok kayu masing-masing massanya m1 = 1 kg dan m2 = 2 kg dihubungkan dengan tali dan ditarik dengan gaya tetap 24 N seperti gambar dibawah ini.
Besar tegangan tali penghubung kedua balok adalah…
A. 16 N
B. 15 N
C. 12 N
D. 10 N
E. 8 N
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui:
- m1 = 1 kg
- m2 = 2 kg
- F = 24 N
- fg1 = fg2 = 0 (lantai dianggap licin)
Untuk menghitung tegangan tali kita gunakan cara sebagai berikut:
Menghitung perceptan kedua balok:→ a =
→ a =
Menghitung tegangan tali T:
→ ∑F1 = m1 . a
→ F – fg1 – T = m1 . a
→ 24 N – 0 – T = 1 kg . 8 m/s2
→ 24 N – T = 8 N
→ T = 24 N – 8 N = 16 N
Jadi soal ini jawabannya A.
Contoh soal 3
Sebuah sistem terdiri dari balok A dan B seperti gambar dibawah ini.
Jika gaya F = 10 N, massa balok A = 2 kg dan massa balok B = 3 kg serta permukaan lantai licin maka percepatan sistem adalah…
A. 1 m/s2
B. 2 m/s2
C. 4 m/s2
D. 5 m/s2
E. 6 m/s2
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui:
- F = 10 N
- mA = 2 kg
- mB = 3 kg
- fgA = fgB = 0 (lantai licin)
Percepatan sistem dihitung dengan rumus sebagai berikut:
→ a =→ a =
Jadi soal ini jawabannya B.
Contoh soal 4
Jika permukaan meja licin dan massa katrol diabaikan, maka sistem benda bergerak dengan percepatan sebesar …
A. 5 m/s2
B. 10 m/s2
C. 16 m/s2
D. 25 m/s2
E. 40 m/s2
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui:
- m1 = 400 gr = 0,4 kg
- m2 = 200 gr = 0,2 kg
- F = 6 N
- fg1 = fg2 = 0
Percepatan sistem dihitung dengan cara dibawah ini:
→ a =→ a =
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal 5
Dua benda m1 = 2 kg dan m2 = 3 kg terletak pada bidang datar yang licin. Kedua benda dihubungkan dengan tali kemudian ditarik dengan gaya F = 10 √ 3 N seperti gambar dibawah ini.
Besar tegangan tali T antara kedua benda adalah…
A. 4 √ 3 N
B. 6 N
C. 3 √ 3 N
D. 2 √ 3 N
E. 3 N
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui:
- m1 = 2 kg
- m2 = 3 kg
- F = 10 √ 3 cos 30° = 10 √ 3 N. 1/2 √ 3 = 15 N
Tegangan tali dihitung dengan cara sebagai berikut:
→ a =→ a =
→ F – T = m2 . a
→ 15 N – T = 3 kg . 3 m/s2
→ T = 15 N – 9 N = 6 N.
Soal ini jawabannya B.