Dinamika partikel (sistem beban, tali dan katrol) – contoh soal UN

Pelajari materi hukum Newton dan gaya berat agar lebih memahami pembahasan soal ini.

1. Perhatikan gambar di samping! Massa balok masing-masing m1 = 2 kg dan m2 = 3 kg serta massa katrol diabaikan. Jika permukaan bidang licin dan g = 10 m.s−2, maka percepatan sistem adalah ….
Dinamika partikel sistem beban tali dan katrol 1A. 0,5 m.s−2
B. 2,0 m.s−2
C. 2,5 m.s−2
D. 4,0 m.s−2
E. 6,0 m.s−2
Pembahasan
Diketahui :
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 m.s−2
w2 = m2 g = (3)(10) = 30 kg m/s2 atau 30 Newton
Ditanya : Percepatan sistem (a) ?
Jawab :
Dinamika partikel sistem beban tali dan katrol 22. Benda bermassa dan dihubungkan dengan tali melalui katrol licin seperti gambar. Jika m1 = 2 kg,  m2 = 3 kg dan g = 10 ms-2, maka besar gaya tegangan tali T adalah…
Dinamika partikel sistem beban tali dan katrol 3A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
E. 24,0 N
Pembahasan
Diketahui :
m1 = 2 kg,  m2 = 3 kg, g = 10 ms-2
w1 = (2)(10) = 20 Newton
w2 = (3)(10) = 30 Newton
Ditanya : besar gaya tegangan tali (T) ?
Jawab :
w2 = 30 Newton lebih besar dari w1 = 20 Newton karenanya m2 bergerak ke bawah, m1 bergerak ke atas.
Rumus hukum II Newton :
Dinamika partikel sistem beban tali dan katrol 4Gaya tegangan tali ?
Sesuai dengan arah gerakan sistem atau arah percepatan sistem, arah gaya berat m2 ke bawah, arah gaya tegangan tali pada m2 ke atas :
w2 – T2 = m2 a
30 – T2 = (3)(2)
30 – T2 = 6
T2 = 30 – 6
T2 = 24 Newton
Arah gaya berat m1 ke bawah, arah gaya tegangan tali pada m1 ke atas :
T1 – w1 = (m1)(a)
T1 – 20 = (2)(2)
T1 – 20 = 4
T1 = 4 + 20
T1 = 24 Newton
Gaya tegangan tali (T) = T1 = T2 = 24 Newton.

3. Dua balok yang masing-masing bermassa 4 kg, dihubungkan dengan tali dan katrol seperti pada gambar. Bidang permukaan dan katrol licin. Jika balok B ditarik dengan gaya mendatar 50 N, percepatan balok adalah… (g = 10 m/s2)
Dinamika partikel sistem beban, tali dan katrol 5A. 1,25 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Pembahasan
Diketahui :
mA = 4 kg, mB = 4 kg, g = 10 m/s2
wA = (mA)(g) = 4)(10) = 40 Newton
F = 50 Newton
Ditanya : percepatan sistem ?
Jawab :
Rumus hukum II Newton :
Dinamika partikel sistem beban, tali dan katrol 6Percepatan kedua balok adalah 1,25 m/s2. Arah gerakan kedua balok = arah gaya tarik F.