Artikel ini merupakan bagian dari Kumpulan Soal Fisika SMA, yang akan membahas contoh soal terkait tegangan tali. Akan dijelaskan bagaimana mencari besar tegangan tali pada benda yang digantung dengan katrol maupun tanpa katrol.
Contoh soal terkait:
Mari kita mulai!
Tegangan tali merupakan salah satu bentuk gaya. Oleh karena itu, maka tegangan tali merupakan besaran vektor yang memiliki besar dan arah. Tegangan tali biasanya disimbolkan dengan T dengan satuan Newton atau kgm/s2.
Contoh Soal Tegangan Tali
1. Contoh soal nomor 1
Perhatikan gambar di bawah ini!
Sebuah benda bermassa m tergantung dengan tali. Jika massa benda adalah 2 kg, berapa besar gaya tegangan talinya!.
Baca Juga: Contoh Soal Gaya Gesek
Penyelesaian:
Untuk menjawab soalan ini, gambarkan dulu gaya-gaya yang bekerja!
Dari gambar 2, kita ketahui bahwa sist3m dalam keadaan diam, sehingga berlaku hukum I newton, olehnya itu maka dapat formulasikan,
T – W = 0 –> hukum I newton (benda dalam keadaan diam)
Kita akan peroleh,
T = W = m.g
Diketahui m = 2kg dan kita gunakan percepatan gravitasi g = 10 m/s2 maka diperoleh,
T = 2 kg x 10 m/s2 = 20 kgm/s2
atau, T = 20 N, (ingat bahwa 1 N = 1 kgm/s2).
Catatan:
Gaya berat W bukan aksi reaksi dengan T. Pada gambar 2, tegangan tali aksi-reaksi, antara T yang arahnya ke atas dan T yang arahnya ke bawah.
2. Contoh soal nomor 2
Perhatikan gambar di bawah ini!
Dua benda bermassa m1 dan m2 yang dihubungkan dengan tali (tidak kendur) dan di gantungkan pada sebuah katrol seperti pada gambar. Tentukan besar tengangan tali T1, T2 dan T3 jika massa kedua benda sama sebesar 2 kg!
Penyelesaian:
Untuk menjawab soalan ini, kita kembali gambarkan dulu gaya-gaya yang bekerja pada sistem. Gaya yang bekerja pada sistem diberikan dalam gambar berikut.
Berdasarkan informasi dalam soal, diketahui bahwa massa m1 dan m2 sama dan tidak ada gaya luar yg bekerja pada sistem, olehnya itu sistem dalam keadaan diam.
Mari analisis gaya-gaya yg bekerja pada masing-masing benda!
a. Analisis benda m1
Perhatikan diagram bebas gaya yang bekerja pada benda m1 berikut!
Seperti diketahui, sistem dalam keadaan diam, sehingga berlaku hukum I newton yaitu, jumlah gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Olehnya itu maka dapat dituliskan,
T1 – W1 = 0 –> hukum I newton (benda dalam keadaan diam)
Kita akan peroleh,
T1 = W1 = m1.g
Jika digunakan percepatan gravitasi g = 10 m/s2, dan m1 = 2 kg, maka,
T1 = 2 kg x 10 m/s2 = 20 kgm/s2
atau, T1 = 20 N.
Baca Juga: Contoh Soal Hukum Newton 2
2. Analisis benda m2
Baik, kita lanjut analisis untuk benda m2. Perhatikan diagram bebas gaya pada benda m2 di bawah ini!
Benda m2 dalam keadaan diam, sehingga jumlah gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, atau,
T2 – W2 = 0 –> hukum I newton (benda dalam keadaan diam)
Kita peroleh,
T2 = W2 = m2.g
Kita ambil percepatan gravitasi g = 10 m/s2, dan karena m2 = 2 kg, maka,
T2 = 2 kg x 10 m/s2 = 20 kgm/s2
atau, T2 = 20 N.
Dari hasil analisis diperoleh tegangan tali T1 dan T2 sama yaitu 20 N. Ini mengkonfirmasi bahwa pada sistem berlaku hukum I newton (sistem dalam keadaan diam).
c. Analisis benda katrol pada contoh soal tegangan tali
Kita lanjut dengan bagaimana gaya-gaya yang bekerja pada katrol. Perhatikan gambar berikut!
Karena sistem dalam keadaan diam, maka jumlah gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Olehnya itu dapat kita tuliskan,
T3 – (T2 + T1) = 0 –> hukum I newton (benda dalam keadaan diam)
T3 = T2 + T1 = 2 T1
atau,
T3 = 2 T1 = 2 T2
Telah diperolh T1 = T2 = 20 N, sehingga,
T3 = 2 T1 = 2 x 20 N = 40 N
Dapat disimpulkan, jika ada sistem dalam keadaan diam seperti dalam soalan ini, maka selalu berlaku, T1 = T2 dan T3 = 2T1 atau T3 = 2T2.
Terima kasih telah membaca artikel ini,
semoga bermanfaat.
Eksplorasi konten lain dari Herman Anis
Berlangganan untuk dapatkan pos terbaru lewat email.
