Menentukan Tegangan Tali antara Dua Benda ditarik Gaya Horizontal

Gaya Tali antara A dan B

fisika123.com_ Menentukan tegangan tali atau gaya tali di antara dua benda yang ditarik gaya horizontal

Bagaimana kita menghitung tegangan tali atau gaya tali yang menghubungkan dua buah benda, sementara gaya tarikan diberikan pada benda yang berada di depan?

Hukum Newton yang kedua akan diperlukan untuk menyelesaikan soal semacam itu.

Perhatikan beberapa soal berikut ini sebagai contohnya.

Soal
Perhatikan gambar berikut ini!

Gaya Tali antara A dan B

Dua buah benda A dan B masing-masing bermassa 5 kg dan 10 kg. Kedua benda berada di atas lantai yang licin dan dihubungkan dengan seutas tali diantara keduanya.

Gaya F sebesar 45 N menarik benda B ke arah kanan. Jika T adalah tegangan tali di antara benda A dan B, tentukan:
a) besarnya percepatan kedua benda
b) besarnya tegangan tali T, gunakan benda A sebagai tinjauan dan cocokkan dengan benda B sebagai tinjauan
c) Hubungan antara gaya F dan T

Soal
a) Benda A dan benda B jika dijumlahkan massanya adalah 15 kg. Anggap sebagai satu kesatuan terlebih dahulu kemudian aplikasikan hukum Newton yang kedua.

ΣF = ma
45 = 15a
a = 45/15
a = 3 m/s2

Percepatan sebesar 3 m/s2 ini berlaku untuk kedua benda sekaligus, jadi percepatan A adalah 3 m/s2, demikian juga percepatan benda B juga 3 m/s2.

b) besarnya tegangan tali T
Untuk menentukan besarnya tegangan tali, pisahkan kedua benda untuk ditinjau secara mandiri. Jika digunakan benda A sebagai tinjauan maka kondisi benda A adalah ditarik gaya tali T ke arah kanan. Tidak ada gaya lain yang bekerja, termasuk gaya gesek juga tidak ada karena lantainya licin, selanjutnya terapkan hukum Mewton II kembali:

ΣF = mAa
T = 5(3)
T = 15 N

Untuk benda B sebagai tinjauan, kondisinya adalah benda B ditarik gaya F ke arah kanan dan ditarik gaya tali T ke arah kiri. Sehingga saat diterapkan hukum Newton yang kedua, akan seperti ini:

Σ F = mBa
F − T = mBa
45 − T = 10(3)
45 − T = 30
T = 45 − 30
T = 15 N

Terlihat dengan tinjauan pada benda yang berbeda hasilnya tetaplah sama, yaitu tegangan tali T = 15 N

c) Hubungan antara gaya F dan T
Untuk menentukan hubungan antara gaya F dan gaya tali T, bisa digunakan tinjauan pada benda B di atas. Jika ditulis ulang seperti ini:

Σ F = ma
F − T = mBa
F = T + mBa
F = T + (10)(3)
F = T + 30

atau dengan pola yang lain karena F dan T sebenarnya sudah diketahui bisa digunakan perbandingan saja:

F : T = 45 : 30
F : T = 3 : 2
F = (3/2) T