Hukum Newton Pada Benda-Benda Yang Dihubungkan Dengan Tali–Katrol
Pengantar
Pada pembahasan mengenai hukum Newton pada bidang datar dan bidang miring, kita telah menganalisis komponen-komponen gaya yang bekerja pada benda dan yang menghipnotis gerakan benda pada permukaan bidang datar dan bidang miring. Kali ini kita mencoba mempelajari penerapan aturan Newton pada benda-benda yang dihubungkan dengan tali, contohnya benda yang digantung pada katrol.
Sebelum membahas lebih jauh, terlebih dahulu kita berkenalan dengan konsep tegangan tali. Tegangan tali akan selalu dijumpai dalam setiap analisis mengenai komponen-komponen gaya yang bekerja pada benda yang dihubungkan dengan tali. Oleh alasannya yaitu itu, alangkah baiknya jikalau kosep tegangan tali dipahami secara baik dan benar sehingga memudahkan dirimu dalam memahami klarifikasi selanjutnya. Selamat berguru ya, mudah-mudahan dirimu tidak tegang menyerupai tali …. 
Tegangan Tali
Untuk membantu dirimu memahami konsep tegangan tali, pahami ilustrasi berikut ini. Misalnya kita letakan 3 benda pada permukaan bidang datar, di mana ketiga benda tersebut dihubungkan dengan tali (amati gambar di bawah).
Ketika kita menarik benda A ke kiri dengan gaya F, benda B dan C juga ikut tertarik alasannya yaitu ketiga benda tersebut dihubungkan dengan tali. Pada dikala benda A ditarik, tali 1 dan tali 2 tegang sehingga pada kedua ujung tali tersebut timbul tegangan tali (T). Benda A dan B dihubungkan dengan tali yang sama sehingga gaya tegangan tali pada kedua ujung tali 1 sama besar (T1).
Demikian juga, besar gaya tegangan tali pada kedua ujung tali 2 (T2) sama besar, alasannya yaitu benda B dan C dihubungkan dengan tali yang sama. Ingat bahwa gaya tegangan tali pada tali 1 (T1) berbeda dengan gaya tegangan tali pada tali 2 (T2), alasannya yaitu tali 1 bekerja pada benda A dan B sedangkan tali 2 bekerja pada benda B dan C. Inti klarifikasi ini yaitu gaya tegangan tali (T) sama besar apabila tali bekerja pada benda yang sama, dang besar gaya tegangan tali berbeda apabila bekerja pada benda yang berbeda.
Tegangan Tali pada Katrol
Agar dirimu semakin memahami gaya tegangan tali, mari kita tinjau gaya tegangan tali katrol. Permukaan katrol dianggap licin tepat sehingga tidak ada gaya gesek dan massa tali sangat ringan sehingga kita abaikan dalam analisis ini.
Ilustrasi 1 :
Pada katrol digantungkan tali dan pada kedua ujung tali digantungkan dua benda, masing-masing bermasa m1 dan m2. m1 lebih besar dari m2 (gaya berat pada benda bermassa m1 lebih besar dari gaya berat pada benda bermassa m2) sehingga katrol berputar ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Benda bermassa m1 bergerak turun sedangkan benda bermassa m2 bergerak naik….
Pada tali bekerja gaya tegangan tali T1 dan T2, di mana besar gaya tegangan tali T1 = T2 (ingat ya, T1 dan T2 berada pada tali yang sama).
Ilustrasi 2 :
Katrol 1 dan katrol 2 dihubungkan dengan sebuah tali panjang. Katrol 2 dan benda bermassa m dihubungkan dengan sebuah tali pendek, sebagaimana tampak pada gambar di bawah…
Ketika kita menarik tali ke bawah dengan gaya sebesar F, maka akan timbul gaya tegangan tali T1, T2 dan T3. T4 yaitu gaya tegangan tali yang bekerja pada katrol 1 dengan daerah di mana tali dihubungkan, sedangkan T5 yaitu gaya tegangan tali yang bekerja pada katrol 2 dan benda. Besar T1 = T2 = T3. T1, T2 dan T3 tidak sama dengan T4 dan T5. Besar T4 juga tidak sama dengan T5.
Mengapa demikian? alasannya, T1, T2 dan T3 merupakan gaya tegangan tali pada tali yang sama, sedangkan T4 dan T5 merupakan gaya tegangan tali pada tali yang berbeda. Sampai di sini mudah2an dirimu memahami klarifikasi Fisika Asyik.
Sekarang mari kita pelajari penerapan aturan Newton pada benda-benda yang dihubungkan dengan tali.
Hukum Newton pada benda-benda yang dihubungkan dengan tali.
Pertama, dua buah benda bermassa sama, di mana kedua benda tersebut dihubungkan dengan sebuah tali dan digantungkan pada sebuah katrol (Lihat gambar di bawah). Kita menganggap permukaan katrol sangat licin sehingga gaya goresan diabaikan dan massa tali sangat ringan sehingga kita abaikan dalam analisis ini.
Berdasarkan Hukum III Newton (Hukum aksi-reaksi), benda 1 ditarik oleh tali dengan gaya sebesar T1 yang arahnya ke atas dan tali sendiri ditarik ke bawah oleh benda 1 dengan gaya sebesar T1 yang arahnya ke bawah (sambil lihat gambar ya…) Demikian juga dengan benda 2. Benda 2 ditarik oleh tali dengan gaya sebesar T2 yang arahnya ke atas dan tali sendiri ditarik ke bawah oleh benda 2 dengan gaya sebesar T2 yang arahnya ke bawah.
Karena m1 (massa benda 1) dan m2 (massa benda 2) sama besar maka benda membisu alias tidak bergerak. Dengan kata lain, benda berada dalam keadaan setimbang. walaupun benda diam, tapi pada benda tersebut bekerja gaya berat dan gaya tegangan tali.
Berdasarkan aturan II Newton, gaya yang bekerja pada benda di atas yaitu :
Kedua, dua buah benda dihubungkan dengan sebuah tali dan digantungkan pada sebuah katrol. Massa salah satu benda lebih besar dari benda lain (m2 > m1). Berdasarkan Hukum III Newton (Hukum aksi-reaksi), benda 1 ditarik oleh tali dengan gaya sebesar T1 yang arahnya ke atas dan tali sendiri ditarik ke bawah oleh benda 1 dengan gaya sebesar T1 yang arahnya ke bawah (sambil lihat gambar ya…)
Demikian juga benda 2 ditarik oleh tali dengan gaya sebesar T2 yang arahnya ke atas dan tali sendiri ditarik ke bawah oleh benda 2 dengan gaya sebesar T2 yang arahnya ke bawah.
Karena m2 (massa benda 2) lebih besar dari m1 (massa benda 1) maka benda 2 bergerak ke bawah dan benda 1 bergerak ke atas. Perhatikan arah putaran katrol. Benda 2 bergerak ke bawah alasannya yaitu dipengaruhi oleh gaya berat (w2). Ingat ya, w2 > w1
Berdasarkan aturan II Newton, gaya yang bekerja pada benda di atas yaitu :
Karena gaya tegangan tali T1 dan gaya tegangan tali T2 bekerja pada tali yang sama, maka :
T1 = T2 = T
Dengan demikian, persamaan 1 dan persamaan 2 kita tulis ulang menjadi :
Menentukan nilai percepatan (a)
Kita eliminasi gaya tegangan tali (T) pada kedua persamaan ini untuk memperoleh nilai percepatan gerak benda (a) :
Bagaimana dengan gaya tegangan tali T ?
Untuk memperoleh nilai T, kita subtitusikan nilai a pada persamaan 3 ke dalam persamaan 1 atau persamaan 2. Misalnya kita subtitusikan nilai a pada persamaan 3 ke dalam persamaan 1 :
Ketiga, dua benda dihubungkan dengan katrol pada bidang miring, di mana massa benda 2 (m2) lebih besar dari massa benda 1 (m1), sehingga benda 2 bergerak ke bawah sedangkan benda 1 bergerak ke atas. perhatikan arah putaran katrol.
Berdasarkan aturan II Newton, gaya yang bekerja pada benda di atas yaitu :
Karena gaya tegangan tali T1 dan gaya tegangan tali T2 bekerja pada tali yang sama, maka :
T1 = T2 = T
Dengan demikian, persamaan 1 dan persamaan 2 kita tulis ulang menjadi :
Menentukan nilai percepatan (a)
Kita eliminasi gaya tegangan tali (T) pada kedua persamaan ini untuk memperoleh nilai percepatan gerak benda (a) :
Bagaimana dengan gaya tegangan tali T ?
Untuk memperoleh nilai T, kita subtitusikan nilai a pada persamaan 3 ke dalam persamaan 1 atau persamaan 2. Misalnya kita subtitusikan nilai a pada persamaan 3 ke dalam persamaan 1 :
Bersambung.....
Sumber http://fisikamantabb.blogspot.com
0 Response to "Hukum Newton Pada Benda-Benda Yang Dihubungkan Dengan Tali–Katrol"
Posting Komentar