Contoh Soal Dan Pembahasan Sistem Katrol Bahan Dinamika Translasi 1

Artikel ini mengulas wacana referensi soal dan pembahasan gerak benda yang dihubungkan katrol khusus bahan dinamika translasi. Dalam dinamika translasi, kondisi katrol kita anggap licin serta massa katrol dan tali diabaikan sehingga tidak ada momen inersia yang menghipnotis besar percepatan dan gaya tegangan tali. Model sistem katrol yang akan kita pelajari di sini yaitu sebuah katrol tetap yang menghubungkan dua benda melalui seutas tali.

Namun sebelum masuk ke referensi soal dan pembahasannya, kita ingat-ingat kembali konsep Hukum Newton dan beberapa perjanjian tanda (positif atau negatif) untuk gaya-gaya yang bekerja pada sistem katrol diberikut ini. Silahkan kalian cermati secara seksama.

Konsep Hukum Newton

Hukum I Newton	Hukum II Newton	Hukum III Newton
ΣF = 0	ΣF = ma	Faksi = −Freaksi
Keadaan benda: ■ diam (v = 0  m/s) ■ bergerak lurus beraturan atau GLB (v = konstan)	Keadaan benda: ■ benda bergerak lurus berubah beraturan atau GLBB (v ≠ konstan)	Sifat gaya agresi reaksi: ■ sama besar ■ berlawanan arah ■ terjadi pada 2 objek tidak sama

Perjanjian Tanda

Gaya	Syarat
Gaya berharga positif	Jika searah dengan arah gerak benda (bisa dilihat dari arah percepatan gerak benda).
Gaya berharga negatif	Jika berlawanan dengan arah gerak benda.

Baiklah, kalau kalian sudah paham terkena konsep Hukum Newton dan perjanjian tanda untuk gaya-gaya yang bekerja pada sistem katrol, sekarang saatnya kita bahas referensi soal sistem katrol untuk bahan dinamika translasi potongan pertama. Simak baik-baik uraian diberikut ini.

misal Soal

Balok A = 4 kg dan balok B = 6 kg disambungkan dengan tali yang melalui katrol menyerupai yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Sistem mula-mula diam, kemudian dilepaskan. Apabila g = 10 m/s2 serta gaya gesek dan massa katrol diabaikan, tentukanlah:

■ Percepatan balok A dan balok B

■ Jarak yang ditempuh balok A dan balok B selama 2 sekon

■ Besar gaya tegangan tali

Penyelesaian:

Diketahui:

mA = 4 kg

mB = 6 kg

g = 10 m/s2

Ditanyakan: Percepatan, jarak dan gaya tegangan tali.

Jawab:

Langkah pertama yang harus kalian lakukan yaitu menggambarkan diagram gaya yang bekerja pada sistem katrol tersebut. Oleh sebab katrol licin dan besar mB > mA maka balok B akan bergerak ke bawah dan balok A akan bergerak ke atas dengan percepatan yang sama. Gambar diagram gayanya yaitu sebagai diberikut.

Langkah kedua yaitu memilih resultan gaya pada masing-masing balok dengan memakai Hukum II Newton. Karena kedua objek dalam keadaan menggantung, maka gaya yang bekerja pada sumbu-X (horizontal) tidak ada sehingga kita spesialuntuk perlu memilih resultan gaya pada sumbu-Y (vertikal) saja.

Tinjau Balok A

ΣFY = ma

TA – wA = mAa

TA – mAg = mAa

TA = mAa + mAg …………… Pers. (1)

Tinjau Balok B

ΣFY = ma

wB – TB = mBa

mBg – TB = mBa …………… Pers. (2)

Karena kedua balok dihubungkan oleh tali yang sama, maka besar TB = TA, sehingga kita sanggup mensubtitusikan persamaan (1) ke dalam persamaan (2) sebagai diberikut.

mBg – (mAa + mAg) = mBa

mAa + mBa = mBg – mAg

(mA + mB)a = (mB – mA)g

a = (mB – mA)g/(mA + mB) …………… Pers. (3)

Lalu kita masukkan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke dalam persamaan (3) sehingga kita peroleh besar percepatan, yaitu sebagai diberikut.

a = (6 – 4)10/(4 + 6)

a = (6 – 4)10/(4 + 6)

a = 20/10

a = 2 m/s2

Jadi, besar percepatan balok A dan balok B yaitu 2 m/s2. Untuk memilih jarak yang ditempuh kedua balok setelah bergerak selama 2 sekon, kita gunakan rumus jarak pada gerak lurus berubah beraturan sebagai diberikut.

s = v0t + ½ at2

Karena mula-mula sistem diam, maka tidak ada kecepatan awal. Oleh sebab itu v0 = 0 sehingga rumus jarak menjadi

s = ½ at2

Kemudian kita masukkan nilai a = 2 m/s2 dan t = 2 s ke rumus jarak di atas.

s = ½(2)(2)2

s = ½(8)

s = 4 m

Jadi, jarak yang ditempuh kedua balok setelah bergerak selama 2 detik yaitu 4 meter. Dan terkahir untuk menghitung besar gaya tegangan tali, kita sanggup subtitusikan besar percepatan dan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke dalam persamaan (1) atau persamaan (2), terserah kalian mana yang lebih gampang.

TA = mAa + mAg

TA = (4)(2) + (4)(10)

TA = 8 + 40

TA = 48 N

melaluiataubersamaini demikian, besar gaya tegangan tali yang dialami balok A dan balok B yaitu 48 Newton.

Demikianlah artikel wacana referensi soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi potongan pertama. Kalian juga sanggup mempelajari referensi soal dan pembahasan untuk model-model sistem katrol yang lain. Total ada 12 model katrol yang sanggup kalian temukan dalam daftar diberikut ini. Silahkan pilih dan klik link yang disajikan.

Daftar Model Sistem Katrol, Materi dan misal Soal

No	Model Katrol	Materi	misal Soal
1		Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan katrol	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 1
2		Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan katrol di bidang datar	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 2
3		Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan katrol di bidang miring	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 3
4		Hukum Newton pada gerak 2 benda yang dihubungkan katrol di bidang miring	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 4
5		Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan katrol di bidang datar dan miring	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 5
6		Persamaan gerak benda yang dihubungkan 2 katrol (tetap dan bebas)	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 6
7		Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan 2 katrol di bidang datar	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 7
8		Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan 2 katrol di bidang miring	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 8
9		■ Hukum Newton pada gerak 3 benda yang dihubungkan 2 katrol di bidang datar dan miring licin ■ Hukum Newton pada gerak 3 benda yang dihubungkan 2 katrol di bidang datar dan miring kasar	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 9
10		Persamaan gerak benda yang dihubungkan 3 katrol (tetap dan bebas)	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 10
11		■ Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan 3 katrol di bidang datar licin ■ Hukum Newton pada gerak benda yang dihubungkan 3 katrol di bidang datar kasar	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 11
12		■ Hukum Newton pada gerak 3 benda yang dihubungkan 2 katrol di bidang datar licin ■ Hukum Newton pada gerak 3 benda yang dihubungkan 2 katrol di bidang datar kasar	misal soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi 12

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :