2 contoh penerapan hukum Newton pada sistem beban tali dan takal
1. Jisim blok 1 ialah 2 kg, jisim blok 2 ialah 3 kg, pecutan graviti ialah 10 m/s2Tentukan (a) magnitud dan arah pecutan sistem (b) magnitud daya tegangan pada tali!
Perbincangan
Dikenali :
Jisim blok 1 (m1) = 2 kg
Jisim blok 2 (m2) = 3 kg
Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/s2
Berat blok 1 (w1) = m1 g = (2)(10) = 20 Newton
Berat blok 2 (w2) = m2 g = (3)(10) = 30 Newton
Jawab :
(a) magnitud dan arah pecutan sistem
w2 > w1 Oleh itu, blok 2 bergerak ke bawah, blok 1 bergerak ke atas. Jadi sistem bergerak mengikut arah jam. Daya dalam arah yang sama dengan pergerakan sistem ialah w2 dan T1, adalah positif. Daya yang bertentangan dengan pergerakan sistem, iaitu T2 dan w1, ditanda negatif.
Daya tegangan pada tali adalah sama di setiap bahagian tali.
Jadi T1 =T2 =T
w2 – T + T – w1 = (m1 +m2) Pihak
w2 - w1 = (m1 +m2) Pihak
30 – 20 = (2 + 3) satu
10 = 5
a = 10 / 5
a = 2 m/s2
Magnitud pecutan sistem ialah 2 m/s2.
(b) magnitud tegangan dalam tali itu
Semak blok 2.
Terdapat dua daya yang bertindak pada blok 2. Pertama, berat blok 2 (w2) yang diarahkan ke bawah, dalam arah yang sama seperti pergerakan blok 2, jadi ia mempunyai tanda positif. Kedua, daya tegangan tali pada blok 2 (T2) yang diarahkan ke atas, bertentangan dengan arah pergerakan blok 2, jadi ia mempunyai tanda negatif. Gunakan hukum kedua Newton:
Semak blok 1.
Terdapat dua daya yang bertindak pada blok 1. Pertama, berat blok 1 (w1) yang menghala ke bawah, bertentangan dengan arah pergerakan blok 1, jadi ia mempunyai tanda negatif. Kedua, daya tegangan tali pada blok 1 (T1) yang diarahkan ke atas, dalam arah yang sama dengan pergerakan blok 1, jadi ia mempunyai tanda positif. Gunakan hukum kedua Newton:
Magnitud daya tegangan tali = T1 =T2 = T = 24 Newton
2. Blok 1 berada di atas permukaan kasar dan rata dengan geseran. Jisim blok 1 ialah 2 kg, jisim blok 2 ialah 4 kg, dan pecutan graviti ialah 10 m/s.2, pekali geseran statik dan kinetik ialah 0,4 dan 0,3. Adakah sistem dalam keadaan pegun atau bergerak? Jika sistem bergerak, tentukan magnitud dan arah pecutan sistem!
Perbincangan
Daya tegangan (T) tali tidak ditunjukkan kerana, seperti dalam pengiraan sebelumnya, daya tegangan tali akhirnya dihapuskan daripada persamaan. Jika ia ditanya dalam soalan, daya tegangan tali perlu ditunjukkan, tetapi jika ia tidak ditanya dalam soalan, abaikan sahaja.
Dikenali :
Ditanya Adakah sistem pegun atau bergerak? Jika bergerak, tentukan magnitud dan arah pecutan sistem!
Jawab :
Kerana w2 > fs (40 Newton > 8 Newton) maka sistem bergerak, di mana blok 2 bergerak secara menegak ke bawah dan blok 1 bergerak secara mendatar ke kanan. Apabila sistem bergerak, daya geseran yang bertindak pada blok 1 ialah daya geseran kinetik (fk). Gunakan hukum kedua Newton:
Magnitud pecutan sistem ialah 5,7 m/s2
[Bahasa Inggeris: Jasad yang disambungkan oleh tali dan takal – aplikasi hukum gerakan Newton]
