Belajar Fisika Referensi Soal Dan Pembahasan Sistem Katrol Bahan Dinamika Translasi 6
Dalam artikel-artikel sebelumnya, telah dibahas mengenai kumpulan referensi soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi di mana jenis katrol yang dipakai ialah katrol tetap. Bagaimana dengan referensi soal untuk model sistem katrol campuran yang terdiri atas katrol tetap dan katrol bebas? Tentu ada sedikit perbedaan dalam hal besar percepatan dari objek-objek yang dihubungkan pada sistem katrol campuran tersebut.
Nah pada kesempatan kali ini, kita akan membahas referensi soal sistem katrol dengan model katrol gabungan. Model yang dimaksud di sini ialah dua buah benda dihubungkan katrol di mana benda yang satu dihubungkan pada katrol tetap dan benda lainnya dihubungkan pada katrol bebas. Namun sebelum masuk ke referensi soal, kita pelajari kembali konsep Hukum Newton dan perjanjian tanda untuk gaya pada sistem katrol berikut ini.
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 berbeda |
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 mengenai 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 bab keenam. Simak baik-baik uraian berikut ini.
Contoh Soal
Dua balok yaitu balok m1 dan balok m2 dihubungkan dengan seutas tali melalui sistem katrol gabungan. Balok m1 dihubungkan pada katrol tetap sedangkan balok m2 dihubungkan pada katrol bebas bergerak menyerupai yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
blogspot.com/-6ucxcbypbTc/WblxFVm8tOI/AAAAAAAACDc/a7GM8Us0tE84uqpGtzVydyKhdAgjv4PJACLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-6-%2528no.1a%2529.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-6ucxcbypbTc/WblxFVm8tOI/AAAAAAAACDc/a7GM8Us0tE84uqpGtzVydyKhdAgjv4PJACLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-6-%2528no.1a%2529.png" title="Belajar Fisika Contoh Soal dan Pembahasan Sistem Katrol Materi Dinamika Translasi 6" />
Dari gambar di atas diketahui massa balok 1 ialah 2 kg, massa balok 2 ialah 10 kg dan percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s2. Jika katrol licin serta massa tali dan katrol diabaikan, maka tentukanlah percepatan masing-masing balok dan gaya tegangan tali sistem!
Penyelesaian
Diketahui:
m1 = 2 kg
m2 = 10 kg
g = 10 m/s2
Ditanyakan: Percepatan dan gaya tegangan tali
Jawab
Pertama, kita gambarkan diagram gaya yang bekerja pada sistem katrol terlebih dahulu. Oleh alasannya ialah massa balok 2 lebih besar daripada massa balok 1 maka sistem akan bergerak “searah jarum jam” di mana balok 1 akan bergerak ke atas dan balok 2 akan bergerak ke bawah dengan percepatan masing-masing balok a1 dan a2. Diagram gaya pada sistem katrol ini ditunjukkan pada gambar berikut.
blogspot.com/-fmmuiMYX7eg/WblxFU59WtI/AAAAAAAACDY/0hGUmf-KHLc7a1yjy3guDXxDKWLXVFYLACLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-6-%2528no.1b%2529.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-fmmuiMYX7eg/WblxFU59WtI/AAAAAAAACDY/0hGUmf-KHLc7a1yjy3guDXxDKWLXVFYLACLcBGAs/s1600/contoh-soal-model-sistem-katrol-6-%2528no.1b%2529.png" title="Belajar Fisika Contoh Soal dan Pembahasan Sistem Katrol Materi Dinamika Translasi 6" />
Untuk memilih besar percepatan serta gaya tegangan tali sistem, kita uraikan dahulu persamaan gerak (resultan gaya) dengan meninjau masing-masing balok secara terpisah memakai Hukum II Newton sebagai berikut.
Tinjau Balok 1
ΣFY = ma
T – w1 = m1a1
T – m1g = m1a1
T = m1a1 + m1g …………… Pers. (1)
Tinjau Balok 2
ΣFY = ma
w2 – 2T = m2a2
m2g – 2T = m2a2 …………… Pers. (2)
Subtitusikan persamaan (1) ke persamaan (2) sebagai berikut.
m2g – 2(m1a1 + m1g) = m2a2
m2g – 2m1a1 – 2m1g = m2a2
2m1a1 + m2a2 = m2g – 2m1g …………… Pers. (3)
Untuk dua benda yang dihubungan pada katrol tetap dan katrol bebas, maka besar percepatan benda pada katrol tetap ialah dua kali besar percepatan benda pada katrol bebas. Secara matematis, kekerabatan percepatan balok 1 dan balok 2 ialah sebagai berikut.
a1 = 2a2 …………… Pers. (4)
Dengan demikian, apabila kita subtitusikan persamaan (4) ke dalam persamaan (3), maka kita peroleh persamaan berikut.
2m1(2a2) + m2a2 = m2g – 2m1g
4m1a2 + m2a2 = m2g – 2m1g
(4m1 + m2)a2 = (m2 – 2m1)g
a2 = (m2 – 2m1)g/(4m1 + m2) …………… Pers. (5)
Kemudian masukkan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke persamaan (5).
a2 = [10 – (2)(2)]10/[(4)(2) + 10]
a2 = (10 – 4)10/(8 + 10)
a2 = 60/18
a2 = 3,33 m/s2
Lalu kita masukkan nilai a2 ke dalam persamaan (4) sebagai berikut.
a1 = 2(3,33)
a1 = 6,66 m/s2
Jadi, besar percepatan balok 1 ialah 6,66 m/s2 sedangkan besar percepatan balok 2 ialah 3,33 m/s2. Untuk memilih besar gaya tegangan tali sistem, maka kita sanggup memasukkan nilai a1 ke persamaan (1) atau memasukkan nilai a2 ke persamaan (2).
T = m1a1 + m1g
T = (2)(6,66) + (2)(10)
T = 13,32 + 20
T = 33,32 N
Dengan demikian, besar gaya tegangan tali sistem ialah 33,32 Newton.
Demikianlah artikel wacana referensi soal dan pembahasan sistem katrol bahan dinamika translasi bab keenam. 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 berikut ini. Silahkan pilih dan klik link yang disajikan.
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;"> |
