Belajar Fisika Pola Soal Dan Pembahasan Sistem Katrol Bahan Dinamika Translasi 2.1
Contoh Soal #2
Dari susunan benda-benda pada gambar di bawah ini, tentukan besar percepatan benda dan tegangan setiap tali apabila mA = 10 kg, mB = 4 kg dan mC = 6 kg serta bidang licin (g = 10 m/s2).
blogspot.com/-ztrdDIhbxKM/WbLUOuVWKUI/AAAAAAAACAE/OPYqD7wjfLwkc_vm9IcbIN1R7CAV0Kp3QCLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.2a%2529.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-ztrdDIhbxKM/WbLUOuVWKUI/AAAAAAAACAE/OPYqD7wjfLwkc_vm9IcbIN1R7CAV0Kp3QCLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.2a%2529.png" title="Belajar Fisika Contoh Soal dan Pembahasan Sistem Katrol Materi Dinamika Translasi 2.1" />
Penyelesaian:
Diketahui:
mA = 10 kg
mB = 4 kg
mC = 6 kg
g = 10 m/s2
Ditanyakan: Percepatan dan gaya tegangan setiap tali.
Jawab:
Dari data di atas, meskipun mA + mB > mC, tetapi sistem tetap sanggup bergerak. Hal ini dikarenakan kondisi bidang licin sehingga tidak ada gaya gesek yang menghambat gerak sistem. Untuk memilih besar percepatan dan tegangan tali, langkah pertama ialah menggambarkan diagram atau garis-garis gaya yang bekerja pada sistem menyerupai yang diperlihatkan pada gambar berikut ini.
blogspot.com/-FMbBsdW1R3s/WbLUOQ8KazI/AAAAAAAAB_8/M9cGHiFIZjwpoaEv6KYTAblftA4tknEdQCLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.2b%2529.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-FMbBsdW1R3s/WbLUOQ8KazI/AAAAAAAAB_8/M9cGHiFIZjwpoaEv6KYTAblftA4tknEdQCLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.2b%2529.png" title="Belajar Fisika Contoh Soal dan Pembahasan Sistem Katrol Materi Dinamika Translasi 2.1" />
Dari gambar diagram gaya di ata, terdapat dua gaya tegangan tali yang tentu saja nilainya berbeda. TA adalah gaya tegangan tali yang bekerja antara benda A dan benda B sedangkan TB adalah gaya tegangan tali yang bekerja antara benda B dan benda C. Untuk memilih besar percepatan sistem dan gaya tegangan tiap tali, kita tentukan resultan gaya pada masing-masing benda memakai Hukum II Newton sebagai berikut.
Tinjau Benda A
ΣFX = ma
TA = mAa …………… Pers. (1)
Tinjau Benda B
ΣFX = ma
TB – TA = mBa …………… Pers. (2)
Subtitusikan persamaan (1) ke persamaan (2)
TB – mAa = mBa
TB = mAa + mBa …………… Pers. (3)
Tinjau Balok C
ΣFY = ma
wC – TB = mCa
mCg – TB = mCa …………… Pers. (4)
Subtitusikan persamaan (3) ke persamaan (4)
mCg – (mAa + mBa) = mCa
mAa + mBa + mCa = mCg
(mA + mB + mC)a = mCg
a = mCg/(mA + mB + mC) …………… Pers. (5)
Masukkan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke persamaan (5)
a = (6)(10)/(10 + 4 + 6)
a = 60/20
a = 3 m/s2
Jadi besar percepatan ketiga benda ialah 3 m/s2. Untuk memilih besar gaya tegangan tali antara benda A dan benda B serta tegangan tali antara benda B dan benda C, kita masukkan nilai percepatan yang gres saja kita peroleh ke dalam persamaan (1) dan persamaan (3) sebagai berikut.
Tegangan Tali antara Benda A dan Benda B
TA = mAa
TA = (10)(3)
TA = 30 N
Jadi besar gaya tegangan tali yang terjadi antara benda A dan benda B ialah 30 N.
Tegangan Tali antara Benda B dan Benda C
TB = mAa + mBa
TB = (10)(3) + (4)(3)
TB = 30 + 12
TB = 42 N
Jadi besar gaya tegangan tali yang terjadi antara benda B dan benda C ialah 42 N.
Contoh Soal #3
Benda 1 bermassa m1 = 3 kg dan benda 2 bermassa m2 = 2 kg. Benda 2 mula-mula membisu lalu bergerak ke bawah sehingga menyentuh lantai yang jaraknya s dari benda 2. Meja garang dengan koefisien gesek kinetis 0,25, percepatan gravitasi g = 10 m/s2 dan s = 5 m, maka tentukanlah waktu yang dibutuhkan benda 2 untuk menyentuh lantai.
blogspot.com/-J2rWnvwpgwk/WbLVF1D5T2I/AAAAAAAACAM/yaHQ-bdWBlklbINfxp0gHj1MtR-WFHTaACLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.3a%2529.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">blogspot.com/-J2rWnvwpgwk/WbLVF1D5T2I/AAAAAAAACAM/yaHQ-bdWBlklbINfxp0gHj1MtR-WFHTaACLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.3a%2529.png" title="Belajar Fisika Contoh Soal dan Pembahasan Sistem Katrol Materi Dinamika Translasi 2.1" />
Penyelesaian:
Diketahui:
m1 = 3 kg
m2 = 2 kg
μk = 0,25
g = 10 m/s2
s = 5 m
Ditanyakan: Waktu mencapai lantai.
Jawab:
Untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan benda 2 untuk menyentuh lantai, maka besaran pertama yang harus kita tentukan ialah percepatan. Namun sebelum itu, kita gambarkan diagram gaya yang bekerja pada sistem menyerupai yang ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
blogspot.com/-ejbeEisR4x0/WbLUPgG5PWI/AAAAAAAACAI/Exh_EElZJWk5N53F81oUs6V_lanuY2_8gCLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.3b%2529.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">blogspot.com/-ejbeEisR4x0/WbLUPgG5PWI/AAAAAAAACAI/Exh_EElZJWk5N53F81oUs6V_lanuY2_8gCLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-2-%2528no.3b%2529.png" title="Belajar Fisika Contoh Soal dan Pembahasan Sistem Katrol Materi Dinamika Translasi 2.1" />
Dari gambar diagram gaya di atas, kita tentukan resultan gaya dengan meninjau gerak masing-masing benda memakai Hukum II Newton sebagai berikut.
Tinjau Benda 1
ΣFY = ma
N – w1 = m1a
N – m1g = m1a
Karena tidak terjadi gerak dalam arah vertikal, maka a = 0 sehingga
N – m1g = 0
N = m1g
ΣFX = ma
T – f = m1a
T – μkN = m1a
T – μkm1g = m1a
T = m1a + μkm1g …………… Pers. (6)
Tinjau Benda 2
ΣFY = ma
w2 – T = m2a
m2g – T = m2a …………… Pers. (7)
Subtitusikan persamaan (6) ke persamaan (7)
m2g – (m1a + μkm1g) = m2a
m1a + m2a = m2g – μkm1g
(m1 + m2)a = (m2 – μkm1)g
a = (m2 – μkm1)g/(m1 + m2) …………… Pers. (8)
Masukkan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke persamaan (8)
a = [2 – (0,25)(3)]10/(3 + 2)
a = (2 – 0,75)10/5
a = 12.5/5
a = 2,5 m/s2
Jadi besar percepatan kedua benda ialah 1,6 m/s2. Kemudian dalam memilih waktu yang dibutuhkan benda 2 untuk menyentuh tanah, kita sanggup gunakan rumus jarak pada gerak lurus berubah beraturan (GLBB) sebagai berikut.
s = v0t + ½ at2
Karena benda 2 mula-mula diam, maka tidak ada kecepatan awal sehingga v0 = 0. Kaprikornus rumus di atas menjadi.
s = ½ at2
t2 = 2s/a
t = √(2s/a)
Kita masukkan harga percepatan dan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke dalam rumus di atas sehingga kita peroleh
t = √[2(5)/2,5]
t = √(10/2,5)
t = √4
t = 2 s
Dengan demikian, waktu yang dibutuhkan benda 2 untuk menyentuh tanah ialah 2 detik.
Demikianlah artikel wacana pola soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi bab kedua. Kalian juga sanggup mempelajari pola soal dan pembahasan untuk model-model sistem katrol yang lain. Total ada 12 model katrol yang sanggup kalian temukan dalam daftar berikut ini. Silahkan pilih dan klik link yang disajikan.
Bagian 1
Baca Juga
Daftar Model Sistem Katrol, Materi dan Contoh Soal
No | Model Katrol | Materi | Contoh Soal |
1 | blogspot.com/-8Z4hbfSMCFs/Wa76vcf80bI/AAAAAAAAB9Q/dwGLw-3ZqpMIGXO4bfUVapljyH3NM8u6wCLcBGAs/s1600/model-katrol-1.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
2 | blogspot.com/-AJPAh0__g-o/Wa76wl--YZI/AAAAAAAAB9k/i5WT7yLIT6MHBm_frShZvQh0E3XJ4pFLACLcBGAs/s1600/model-katrol-2.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
3 | blogspot.com/-bedxUdlfLXQ/Wa76wtEl-YI/AAAAAAAAB9g/U-Iv37du6dgpedC2qRwEg4V-sBHxLjUMgCLcBGAs/s1600/model-katrol-3.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
4 | blogspot.com/-uCBYFIfcTx8/Wa76xHUAarI/AAAAAAAAB9o/USuArozGzoYq4g9LcxrNQ8UsA1Rlg5nfgCLcBGAs/s1600/model-katrol-4.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
5 | blogspot.com/-YLtR9KUNRjY/Wa76xj43GuI/AAAAAAAAB9s/Evzlg72urUs32tt_900GpKy4qUm6naargCLcBGAs/s1600/model-katrol-5.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
6 | blogspot.com/-aIDQuP8gd60/Wa76x4tHe5I/AAAAAAAAB9w/ad8AYZAJIQkXPsUAEfovZu7L-Yf-XZw_QCLcBGAs/s1600/model-katrol-6.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
7 | blogspot.com/-4UxANFmn7-I/Wa76ycjwzrI/AAAAAAAAB90/o05hbpOS0nsTwjxu4rAVnqgyc7F0-dCxwCLcBGAs/s1600/model-katrol-7.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
8 | blogspot.com/-kuQoDIWJCxQ/Wa76yansCKI/AAAAAAAAB94/Hls6uaXZm7QMu69k4n3fJtFC6MeIKClFwCLcBGAs/s1600/model-katrol-8.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
9 | blogspot.com/-lfxMyEUm7zw/Wa76y6T8YZI/AAAAAAAAB98/10d6zpyUtZUhzlFaWAz9yanuFLIDkfMeACLcBGAs/s1600/model-katrol-9.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | | |
10 | blogspot.com/-Hv1JeDKKtaY/Wa76vpT7yFI/AAAAAAAAB9U/DLQb2QTF-qs3FIkprC14pn5Qojtcj3vagCLcBGAs/s1600/model-katrol-10.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
11 | blogspot.com/-7wbM2XOatjg/Wa76vocvhFI/AAAAAAAAB9Y/TuFqwOQEPW0pvO1khmJeGTk_Tjwyx3VnQCLcBGAs/s1600/model-katrol-11.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> | ||
12 | blogspot.com/-sy_iX5DjqaM/Wa76wLfnnyI/AAAAAAAAB9c/d1Tfw0V1p5MD2NPXYnlFJ4CO6BiP97YFACLcBGAs/s1600/model-katrol-12.png" style="box-sizing: border-box; color: #7ac143; margin-left: 1em; margin-right: 1em; text-decoration: none; transition: all 0.4s ease-in-out;"> |
