);

Contoh soal gerak benda yang dihubungkan tali dan pembahasannya

Postingan ini membahas contoh soal gerak benda yang dihubungkan dengan tali di bidang datar yang disertai pembahasannya atau penyelesaiannya. Gerak bendan yang dihubungkan dengan tali merupakan salah satu penerapan hukum-hukum Newton.

Dua balok ditarik dengan gaya F
Dua balok ditarik dengan gaya F
Gerak benda yang dihubungkan dengan tali berlaku rumus sebagai berikut:
a =
F – fg1 – fg2
m1 + m2

Rumus tegangan T:
F – fg1 – T = m1 . a

Keterangan:

  • a = percepatan kedua benda (m/s2)
  • F = gaya tarik (N)
  • fg1 = fg2 = gaya gesek benda 1 dan 2 (N)
  • m1 = m2 = massa benda 1 dan 2 (kg)
  • T = tegangan tali (N)

Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal dan pembahasannya dibawah ini.

Contoh soal 1

Dua buah balok dihubungkan dengan seutas tali ringan ditarik secara horizontal dengan gaya F = 50 N seperti gambar dibawah ini.

Dua balok ditarik dengan gaya F
Dua balok ditarik dengan gaya F

Massa benda m1 = 20 kg dan m2 = 10 kg. Jika g = 10 m/s2 dan koefisien gesekan kinetis antara balok dan permukaan lantai 0,1 maka percepatan kedua balok adalah…

A. 5 m/s2

B. 4 m/s2

C. 3 m/s2

D. 2 m/s2

E. 1 m/s2

Pembahasan / penyelesaian soal

Untuk menjawab soal ini kita hitung terlebih dahulu gaya gesekan pada balok 1 dan 2 dengan cara sebagai berikut:

  • fg1 = μ1 . N = μk . m1 . g
  • fg1 = 0,1 . 20 kg . 10 m/s2 = 20 N
  • fg2 = μ2 = μk . N2 = μk . m2 . g
  • fg2 = 0,1 . 10 kg . 10 m/s2 = 10 N

Selanjutnya kita menghitung percepatan kedua balok dengan rumus sebagai berikut:

→ a =
F – fg1 – fg2
m1 + m2

→ a =
60 N – 20 N – 10 N
20 kg + 10 kg
=
30 N
30 kg
= 1 m/s2

Jadi soal ini jawabannya E.


Contoh soal 2

Dua buah balok kayu masing-masing massanya m1 = 1 kg dan m2 = 2 kg dihubungkan dengan tali dan ditarik dengan gaya tetap 24 N seperti gambar dibawah ini.

Dua balok ditarik dengan gaya F
Dua balok ditarik dengan gaya F

Besar tegangan tali penghubung kedua balok adalah…

A. 16 N

B. 15 N

C. 12 N

D. 10 N

E. 8 N

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m1 = 1 kg
  • m2 = 2 kg
  • F = 24 N
  • fg1 = fg2 = 0 (lantai dianggap licin)

Untuk menghitung tegangan tali kita gunakan cara sebagai berikut:

Menghitung perceptan kedua balok:
→ a =
F – fg1 – fg2
m1 + m2

→ a =
24 N – 0 N – 0 N
1 kg + 2 kg
=
24 N
3 kg
= 8 m/s2
Menghitung tegangan tali T:
→ ∑F1 = m1 . a
→ F – fg1 – T = m1 . a
→ 24 N – 0 – T = 1 kg . 8 m/s2
→ 24 N – T = 8 N
→ T = 24 N – 8 N = 16 N

Jadi soal ini jawabannya A.


Contoh soal 3

Sebuah sistem terdiri dari balok A dan B seperti gambar dibawah ini.

Balok A dan B dihubungkan dengan tali
Balok A dan B dihubungkan dengan tali

Jika gaya F = 10 N, massa balok A = 2 kg dan massa balok B = 3 kg serta permukaan lantai licin maka percepatan sistem adalah…

A. 1 m/s2

B. 2 m/s2

C. 4 m/s2

D. 5 m/s2

E. 6 m/s2

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • F = 10 N
  • mA = 2 kg
  • mB = 3 kg
  • fgA = fgB = 0 (lantai licin)

Percepatan sistem dihitung dengan rumus sebagai berikut:

→ a =
F – fgA – fgB
mA + mB

→ a =
10 N – 0 N – 0 N
2 kg + 3 kg
=
10 N
5 kg
= 2 m/s2

Jadi soal ini jawabannya B.


Contoh soal 4

Jika permukaan meja licin dan massa katrol diabaikan, maka sistem benda bergerak dengan percepatan sebesar …

Dua benda ditarik dengan gaya F = 6 N
Dua benda ditarik dengan gaya F = 6 N

A. 5 m/s2

B. 10 m/s2

C. 16 m/s2

D. 25 m/s2

E. 40 m/s2

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m1 = 400 gr = 0,4 kg
  • m2 = 200 gr = 0,2 kg
  • F = 6 N
  • fg1 = fg2 = 0

Percepatan sistem dihitung dengan cara dibawah ini:

→ a =
F – fgA – fgB
m1 + m2

→ a =
6 N – 0 N – 0 N
0,4 kg + 0,2 kg
=
6 N
0,6 kg
= 10 m/s2

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 5

Dua benda m1 = 2 kg dan m2 = 3 kg terletak pada bidang datar yang licin. Kedua benda dihubungkan dengan tali kemudian ditarik dengan gaya F = 10 3   N seperti gambar dibawah ini.

Dua benda dihubungkan dengan tali
Dua benda dihubungkan dengan tali

Besar tegangan tali T antara kedua benda adalah…

A. 4 3   N

B. 6 N

C. 3  3   N

D. 2 3   N

E. 3 N

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m1 = 2 kg
  • m2 = 3 kg
  • F = 10  3   cos 30° = 10 3   N. 1/2 3   = 15 N

Tegangan tali dihitung dengan cara sebagai berikut:

→ a =
F – fgA – fgB
m1 + m2

→ a =
15 N – 0 N – 0 N
2 kg + 3 kg
=
15 N
5 kg
= 3 m/s2
→ F – T = m2 . a
→ 15 N – T = 3 kg . 3 m/s2
→ T = 15 N – 9 N = 6 N.

Soal ini jawabannya B.

You cannot copy content of this page