Jawaban:

Pelajaran   : Fisika

Kategori     : Hukum 2 Newton Pada Tiga balok berjajar

Kata Kunci : Tiga balok, tegangan tali dan percepatan sistem

Kode : 10.6.6 [Kelas 10 Fisika Bab 6 - Dinamika Partikel dan Hukum Newton]

__________________________________________________________

Konsep Dasar  

Jika kita jumpai soal tentang gerak pada tiga balok berjajar dengan saling terikat oleh tali, maka gunakan hukum 2 newton tentang pengaruh gaya yang bekerja pada benda terhadap besar percepatan benda yang dialaminya. Makin besar resultan gaya yang bekerja pada benda maka makin besar pula percepatan geraknya.

∑F = m.a

Dimana :

F adalah gaya yang bekerja pada benda (satuan Newton)

m adalah massa benda (satuan kg)

a adalah percepatan benda (satuan m/s²)

Analisa Data  

Mari kita gunakan konsep dasar untuk mengerjakan soal di atas.

Soal

Tiga buah benda dengan massa masing - masing 2 kg, 3 kg, dan 5 kg dihubungkan ke tali. Jika benda ketiga ditarik dengan gaya sebesar 200 N.  

Hitunglah :

A. percepatan sistem  

B. tegangan tali T1 dan T2 ?

Penyelesaian  

Diketahui :

massa benda 1, m1 = 2 kg

massa benda 2, m2 = 3 kg

massa benda 3, m3 = 5 kg

Gaya tarik pada benda 3, F = 200 N

Tanya :

A. Percepatan sistem, a = __?

B. Tegangan Tali, T1 = __? dan T2 = __?

Jawab :

A. Menghitung percepatan sistem

Ketiga balok terletak berjajar saling terikat ditarik oleh gaya akan bergerak searah semuanya. Kemudian kita tinjau gaya yang bekerja pada masing-masing balok dengan menggunakan hukum 2 Newton  

Step 1  

Tinjau balok (1) bergerak ke kanan

∑F = m1.a

T1 = m1.a ..... Pers (1)

Step 2  

Tinjau balok (2) bergerak ke kanan

∑F = m2.a

T2 - T1 = m2.a ..... Pers (2)

Step 3  

Tinjau balok (3) bergerak ke kanan

∑F = m3.a

F - T2 = m3.a ..... Pers (3)

Step 4

Eliminasi ketiga persamaan di atas menjadi :

T1 = m1.a

T2 - T1 = m2.a

F - T2 = m3.a

---------------------- Jumlah

F = (m1 + m2 + m3).a

a = F / (m1 + m2 + m3) ..... Persamaan (4)

a =  200 / (2 + 3 + 5)

a = 200 / (10)

a = 20 m/s²

B. menghitung Tegangan Tali T1 dan T2

Setelah memperoleh besar percepatan sistem, masukkan a = 20 m/s² ke persamaan (1) atau (2) atau (3) sama aja kok hasilnya  

Cari : T1 = __?  

T1 = m1.a

T1 = 2. 20

T1 = 40 N

Cari : T2 = __?

T2 - T1 = m2.a

T2 - 40 = 3. 20

T2 - 40 = 60

T2 = 60 + 40

T2 = 100 N

Cara Trik !

m1 : m2 : m3 = 2 : 3 : 5 → m tot = 2 + 3 + 5 = 10 kg

dan  

F = 200 N itu sebanding dengan massa total dari ketiga balok,

F ~ m tot

maka :  

Tegangan Tali yang menghubungkan balok (1) dan (2) adalah T1, maka :

besarnya T1 sebanding dengan massa balok (1) yang ditariknya.

T1 = (m1/m tot).F

T1 = (2 / 10). 200

T1 = 40 N

dan  

Tegangan Tali yang menghubungkan balok (2) dan (3) adalah T2, maka :

besarnya T2 sebanding dengan massa balok (1) dan balok (2) yang ditariknya.

sehingga :

T2 = [(m1 + m2) /m tot].F

T2 = [(2 + 3) / 10]. 200

T2 = (5/10). 200  

T2 = 100 N

Kesimpulan :

besar percepatan sistem adalah 20 m/s² dan  

Tegangan tali T1 = 40 N

Tegangan tali T2 = 100 N

Penjelasan: