Bank Soal Fisika SMA Analisis Kuantitatif Masalah Dinamika Partikel

Diketahui:

Massa balok 1 $m_1$ = 6 kg

Massa balok 2 $m_2$ = 4 kg

Sudut kemiringan $θ$ = $37°$

$\sin37°=0,6$

Ditanya:

Gaya tegangan pada tali $T$ = ?

Jawab:

Terdapat dua gaya yang bekerja pada sistem yaitu gaya berat dan gaya tegangan tali. Gaya berat adalah gaya yang dipengaruhi oleh gravitasi bumi dan arahnya selalu menuju ke pusat bumi. Gaya tegangan tali adalah gaya pada ujung-ujung tali yang terjadi akibat kondisi tali yang tegang.

Untuk menyelesaikan kasus ini, gunakan hukum II Newton $ΣF=Σma$ dengan meninjau masing-masing benda. Uraikan terlebih dahulu gaya-gaya yang bekerja pada sumbu-X dan sumbu-Y seperti pada gambar berikut. Anggap arah kanan sebagai sumbu-X positif, sebaliknya arah kiri sebagai sumbu-X negatif. Serta arah atas sebagai sumbu-Y positif dan arah bawah sebagai sumbu-Y negatif.

(1) Tinjau balok 1

Karena balok 1 bergerak secara horizontal saja maka $ΣF_y=0.$

$ΣF_x=Σma$

$T=m_1a$

$T=6a$ ... (1)

(2) Tinjau balok 2

Karena balok 2 bergerak secara horizontal ke arah sumbu-X saja maka $ΣF_y=0.$

$ΣF_x=Σma$

$w_2\ \sinθ-T=m_2a$

$m_2g\ \sinθ-T=m_2a$

$\left(4\right)\left(10\right)\ \sin37°-T=4a$

$\left(40\right)\left(0,6\right)-T=4a$

$24-T=4a$

$T=24-4a$ ... (2)

Substitusikan persamaan (1) dan (2)

$6a=24-4a$

$6a+4a=24$

$10a=24$

$a=\frac{24}{10}$

$=2,4\$m/s²

Kemudian substitusikan nilai percepatan yang telah di dapat ke persamaan (1) atau (2). Disini kita akan mensubstitusikan ke persamaan (1).

$T=6a$

$=\left(6\right)\left(2,4\right)$

$=14,4$ N

Jadi, besar gaya tegang yang bekerja pada sistem adalah 14,4 N.