Berat Gaya Normal dan Tegangan Tali Berat adalah

Berat, Gaya Normal, dan Tegangan Tali Berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda. Akibat gaya ini, benda yang jatuh bebas akan memperoleh percepatan a = g (percepatan gravitasi bumi). Dengan demikian berat benda dapat ditulis w = mg dengan: w = berat benda (N), m = massa benda (kg), dan g = percepatan gravitasi bumi (m/s 2)

Arah dari gaya gravitasi selalu menuju ke pusat bumi (tegak lurus bidang datar). Ketika benda berada pada suatu bidang, bidang tersebut akan memberikan gaya pada benda tadi yang disebut gaya kontak. Jika gaya kontak ini tegak lurus permukaan bidang maka disebut gaya normal. Besar gaya normal bergantung pada besar gaya lain yang bekerja pada benda. Gambar berikut memperlihatkan beberapa arah gaya normal (dibandingkan dengan gaya gravitasi yang arahnya selalu tegak lurus permukaan bumi). Arah gaya normal selalu tegak lurus bidang tempat benda itu berada.

Gaya tegangan tali adalah gaya pada tali ketika tali tersebut dalam keadaan tegang. Arah gaya tegangan tali bergantung pada titik atau benda yang ditinjau. Pada berikut, gaya tegangan tali T yang bekerja pada benda m berarah ke atas, dan sebaliknya, gaya tegangan tali T' pada tempat tali digantungkan berarah ke bawah. Pada lainnya, gaya tegangan tali T 1 pada m 1 berarah ke kanan, sedangkan pada m 2 bekerja T 2 berarah ke kiri. Akan tetapi, meskipun arahnya berlawanan, besar gaya tegangan talinya sama (T = T' dan T 1 = T 2).

SOAL 1 Benda bermassa 5 kg terletak diam di atas sebuah bidang. Tentukanlah gaya normal yang bekerja pada benda jika bidang tersebut a. datar, dan b. membentuk sudut 30° terhadap bidang datar.

Pada benda bekerja gaya berat w = mg = (5 kg)(10 m/s 2) = 50 N dan gaya normal, N. Karena benda diam, sesuai dengan Hukum Pertama Newton, resultan gayanya harus sama dengan nol maka ∑F = 0 N–w=0 sehingga diperoleh N = w = 50 N

Untuk mendapatkan besar gaya normal, uraikan berat w ke sumbu-y (sumbu-y berimpit dengan N) dan diperoleh Wy = Wcos 30° (dijepit)= (50) ½ √ 3 = 25 √ 3 N Pada sumbu-y benda diam maka ∑Fy = 0 N – Wy = 0 sehingga diperoleh N = Wy = 25 √ 3 N

SOAL 2 Sebuah lift bergerak dipercepat ke atas dengan percepatan 2 m/s 2. Jika massa lift dan isinya 200 kg, tentukanlah tegangan tali penarik lift tersebut. Ambil percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s 2.

Gaya yang bekerja pada lift adalah berat dan tegangan tali seperti diperlihatkan pada gambar di atas. Karena benda bergerak dengan suatu percepatan ke atas, sesuai dengan Hukum Kedua Newton, diperoleh ∑F y = ma T – w = ma sehingga diperoleh T = w + ma = mg + ma = m(g + a) = (200 kg)(10 m/s 2 + 2 m/s 2) = 2. 400 N. Catatan: Gaya yang searah percepatan diberi tanda positif dan gaya yang berlawanan arah dengan percepatan diberi tanda negatif

SOAL 3 Sebuah elevator, massa 400 kg, bergerak vertikal ke atas dari keadaan diam dengan percepatan tetap sebesar 2 m/s 2. Jika percepatan gravitasi 9, 8 m/s 2, tegangan tali penarik elevator adalah.

Diketahui m = 400 kg, a = 2 m/s 2, dan g = 9, 8 m/s 2 ∑F=ma N - W= m a N - mg = m a N = m a + mg = (a + g) m = (2 + 9, 8) × 400 = 4. 720 N

SOAL 4 Dua buah gaya masing-masing 100 N bekerja pada benda 50 kg, seperti terlihat pada gambar. Tentukanlah a) resultan gaya tersebut. b) Berapakah percepatannya?

Gunakan aturan vektor dalam menjumlahkan gaya. Oleh karena F 1 dan F 2 saling tegak lurus maka sesuai dengan Dalil Pythagoras FR = √ F 12 + F 2 2 = √ 1002 + 100 2 = 100 √ 2 N m = 50 kg maka percepatannya F = m. a 100 √ 2 = 50. a a = 2 √ 2 m/s 2

SOAL 5 Tentukan resultan sebuah gaya yang diperlukan untuk menghentikan mobil 1. 500 kg yang sedang bergerak dengan kelajuan 72 km/jam dalam jarak 50 m

Diketahui: m = 1. 500 kg, v 0 = 72 km/jam = 20 m/s s = 50 m Vt = 0 (berhenti setelah di rem) vt² = vo² + 2 a. st 0 = 20² + 2. a. 50 a = - 4 m/s 2 (perlambatan) F = m. a = (1. 500 kg)(– 4 ms 2) = – 6. 000 N Tanda negatif artinya gaya pengereman yang berlawanan arah dengan arah gerak mobil

SOAL 6 Sebuah gaya vertikal T dikerjakan pada benda 5 kg yang dekat di permukaan bumi, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ( g = 10 m/s 2) Hitunglah percepatan benda jika a. T = 5 N, b. T = 10 N, dan c. T = 100 N

∑F y = ma T – W = ma sehingga diperoleh T=5 N 5 – W = 5. a 5 – m. g = 5. a 5 – (5. 10) = 5. a 5 – 50 = 5 a a = 9 m/s 2 (ke bawah) T = 10 N 10 – W = 5. a 10 – m. g = 5. a 10 – (5. 10) = 5. a 10 – 50 = 5 a a = 8 m/s 2 (ke bawah) T = 100 N 100 – W = 5. a 100 – m. g = 5. a 100– (5. 10) = 5. a 100 – 50 = 5 a a = 10 m/s 2 (ke atas)

SOAL 7 Sebuah lukisan yang beratnya 8 N digantungkan pada dua kawat yang tegangannya T 1 dan T 2 , seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Hitunglah tegangan pada kawat-kawat tersebut. (g = 10 m/s 2)

T 1 = T 2 30 ° 60 ° ° W=8 N Uraikan gaya T 1 dan T 2 ke sumbu Y ∑F y = W – (T 2 sin 30 + T 1 sin 60) ∑F y = 0 W = T 2 sin 30 + T 1 sin 60 8 = T 2. 0, 5 + T 1. 0, 866

Uraikan gaya T 1 dan T 2 ke sumbu X ∑F x = 0 T 2 cos 30 = T 1 cos 60 T 2. 0, 866 = T 1. 0, 5 8 = T 2. 0, 5 + T 1. 0, 866 0 = T 2. 0, 866 - T 1. 0, 5 Dengan persamaan matematika didapat T 1 = 6, 9284 N T 2 = 4 N

SOAL 8 Dua buah balok dihubungkan dengan seutas tali dan diam di atas lantai datar licin seperti pada gambar berikut ini. Balok pertama bermassa 4 kg dan balok kedua bermassa 6 kg. Gaya horizontal F = 40 N dikerjakan pada balok pertama. Tentukanlah: a. percepatan tiap balok b. gaya tegangan tali penghubung.

SOAL 9 Sebuah benda bermassa 10 kg dipengaruhi oleh dua gaya, F 1 dan F 2, seperti ditunjukkan pada gambar berikut. a. Tentukanlah percepatan benda tersebut. b. Tentukanlah gaya ketiga, F 3 yang harus diberikan agar benda dalam keadaan setimbang (diam)

SOAL 10 Sebuah kotak diikatkan dengan menggunakan kabel sepanjang bidang miring yang licin. Jika θ = 60° dan m = 50 kg, hitunglah tegangan kabel dan gaya normal yang dikerjakan oleh bidang miring tersebut.