1. Balok A 3 kg diletakkan di atas meja kemudian diikat tali yang dihubungkan batu B = 2 kg melalui sebuah katrol seperti gambar. Massa dan gesekan katrol diabaikan. Percepatan gravitasi g = 10 m/s2. Tentukan percepatan sistem dan tegangan tali jika:
a) meja licin
b) meja kasar dengan koefisien gesek kinetik 0,4
Pembahasan
Diketahui:
Massa balok A (mA) = 3 kg
Massa batu B (mB) = 2 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat balok A (wA) = m g = (3)(10) = 30 Newton
Berat batu B (wB) = m g = (2)(10) = 20 Newton
Ditanya: Percepatan sistem (a) dan gaya tegangan tali (T)
Jawab:
a) meja licin
Hitung percepatan sistem menggunakan rumus hukum II Newton:
ΣF = m a
wB = (mA + mB) a
20 = (3 + 2) a
20 = 5 a
a = 20 / 5 = 4 m/s2
Hitung gaya tegangan tali menggunakan rumus gaya tegangan tali:
Gaya tegangan tali pada balok A:
ΣF = mA a
T = mA a = (3)(4) = 12 Newton
Gaya tegangan tali pada balok B:
ΣF = mB a
wB – T = (2)(4)
20 – T = 8
T = 20 – 8 = 12 Newton
b) meja kasar dengan koefisien gesek kinetik 0,4
Gaya gesek kinetik:
Fk = µk N = (0,4)(30) = 12 Newton
Hitung percepatan sistem menggunakan rumus hukum II Newton:
ΣF = m a
wB – fk = (mA + mB) a
20 – 12 = (3 + 2) a
8 = 5 a
a = 8 / 5 = 1,6 m/s2
Hitung gaya tegangan tali menggunakan rumus gaya tegangan tali:
Gaya tegangan tali pada balok A:
ΣF = mA a
T – fk = mA a
T – 12 = (3)(1,6)
T – 12 = 4,8
T = 4,8 + 12 = 16,8 Newton
Gaya tegangan tali pada balok B:
ΣF = mB a
wB – T = (2)(1,6)
20 – T = 3,2
T = 20 – 3,2 = 16,8 Newton
2. Benda dengan massa 10 kg berada di bidang mendatar. Koefisien gesek statis 0,4 dan koefisien gesek kinetis 0,35. g = 10 m/s2. Bila benda diberi gaya horisontal yang tetap sebesar 25 N, besarnya gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut adalah…
Pembahasan
Diketahui:
Massa benda (m) = 10 kg
Koefisien gesek statis (µs) = 0,4
Koefisien gesek kinetis (µk) = 0,35
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Gaya horisontal (F) = 25 N
Gaya berat benda (w) = m g = (10)(10) = 100 Newton
Gaya normal (N) = w = 100 Newton
Ditanya: Besar gaya gesek statis (fs) dan kinetis (fk)
Jawab:
Gaya gesek statis:
fs = µs N = (0,4)(100) = 40 Newton
Gaya gesek kinetis:
fk = µk N = (0,35)(100) = 35 Newton
Gaya horisontal hanya 25 Newton sehingga belum bisa menggerakan benda.
3. Massa balok A dan B pada gambar adalah 10 kg dan 5 kg. Koefisien gesek antara balok A dengan bidang adalah 0,2. Untuk mencegah balok A bergerak, massa balok C minimum yang diperlukan adalah…
Pembahasan
Diketahui:
Massa balok A (mA) = 10 kg
Massa balok B (mB) = 5 kg
Koefisien gesek statis balok A (µs) = 0,2
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat balok A (wA) = mA g = (10)(10) = 100 Newton
Berat balok B (wB) = mB g = (5)(10) = 50 Newton
Gaya gesek statis (fs) = µs N = (0,2)(wA + wC) = (0,2)(100 + wC) = 20 + 0,2 wC
Ditanya: Massa balok C agar sistem diam
Jawab:
Sistem diam sehingga digunakan rumus hukum I Newton:
ΣF = 0
wB – fs = 0
50 – (20 + 0,2 wC) = 0
50 – 20 – 0,2 wC = 0
30 – 0,2 wC = 0
30 = 0,2 wC
wC = 30 / 0,2 = 300 / 2 = 150 Newton
Massa balok C = 150 / 10 = 15 Kg
