Loading...

Gaya Tegangan Tali: Definisi, Gambar, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan

Loading...
Advertisement
Kalian tentunya sudah mengetahui bahwa setiap benda bermassa yang berada di bumi selalu mendapat gaya berat yang arahnya ke bawah menuju pusat bumi. Dengan kata lain, setiap benda yang berada bebas di udara pasti akan jatuh ke tanah karena gaya beratnya. Gaya berat ini selalu bekerja pada suatu benda dan tidak pernah hilang. Meski suatu benda berada di titik terendah (tanah) sekalipun,  gaya berat masih tetap bekerja. Lalu jika gaya berat masih bekerja kenapa benda tersebut tidak bergerak?

pengertian, rumus dan gambar gaya tegangan tali

Jawabanya adalah karena pada benda bekerja gaya normal yang besarnya sama dengan gaya berat dengan arah yang berlawanan, sehingga resultan gayanya sama dengan nol. Sesuai Hukum I Newton, jika resultan gaya nol maka benda diam. Sekarang yang menjadi pertanyaannya adalah bagaiman dengan benda yang digantung dengan tali? Jika benda digantung dengan tali tentu saja tidak ada gaya normal, sementara itu gaya berat masih bekerja. Lalu kenapa benda tidak bergerak?

Ketika benda digantung dengan tali, bekerja gaya tegangan tali yang arahnya ke atas (berlawanan arah dengan gaya berat). Jika benda diam, maka gaya tegangan tali sama dengan gaya berat benda tersebut. Dengan demikian, berlaku Hukum I Newton. Tahukah kalian apa itu gaya tegangan tali? Untuk menjawab pertanyaan ini silahkan kalian simak penjelasan-penjelasan berikut ini.

Pengertian Gaya Tegangan Tali
Suatu benda yang dihubungkan dengan tali dan digantungkan secara vetikal maupun ditarik secara horizontal maka selalu bekerja gaya tegangan tali. Gaya tegangan tali merupakan gaya yang bekerja pada tali ketika tali tersebut dalam keadaan tegang. Simbol gaya tegangan tali adalah T (tension) dan satuannya adalah Newton. Arah gaya tegangan tali ini bergantung pada benda yang ditinjau, bisa ke atas, ke bawah, ke kanan, ke kiri maupun membentuk sudut tertentu. dari penjelasan tersebut, dapat disimpulkan definisi gaya tegangan tali sebagai berikut.

Gaya tegangan tali atau tension force adalah gaya pada tali ketika tali tersebut dalam keadaan tegang. Gaya tegangan tali dilambangkan dengan huruf T kapital dan satuannya adalah Newton. Arah gaya tegangan tali bergantung pada titik atau benda yang ditinjau.

Gambar dan Rumus Gaya Tegangan Tali

Karena arah gaya tegangan tali bergantung pada titik atau posisi benda yang ditinjau, maka untuk keadaan atau kondisi yang berbeda, gambar dan rumus gaya tegangan tali juga berbeda. Berikut ini adalah gambar gaya tegangan tali pada benda dalam empat kondisi, yaitu sebuah benda yang digantung vertikal dengan tali, dua benda yang dihubungkan tali pada bidang datar kemudian di tarik dengan gaya F, sebuah benda yang yang dihubungkan tali pada bidang miring licin dan sebuah benda yang dihubungkan tali melalui katrol.
gambar dan rumus gaya tegangan tali pada benda yang digantung vertikal, dihubungkan katrol, pada bidang datar dan bidang miring licin
Kondisi #1 (benda digantung dengan tali)
Ketika sebuah benda bermassa m dihubungkan tali kemudian digantung maka pada benda tersebut bekerja dua gaya, yaitu gaya tegangan tali T dan gaya berat w. Karena benda diam, maka berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣFY = 0
 w = 0
T = w
Sehingga rumus gaya tegangan tali pada kondisi ini adalah
T = mg

Jika yang kita tinjau adalah tempat dimana tali digantung, maka pada gantungan tersebut juga bekerja gaya tegangan tali T yang besarnya sama dengan T sehingga
T = T

 

Kondisi #2 (benda dihubungkan tali pada katrol licin)
Jika sebuah benda bermassa m dihubungkan tali pada katrol licin kemudian ditarik dengan gaya F, maka benda tersebut bekerja dua gaya yaitu gaya tegangan tali T dan gaya berat w, jika F > w maka benda bergerak ke atas sehingga berlaku Hukum II  Newton sebagai berikut.
ΣFY = ma
T1  w = ma
T1 = ma + w
T1 = ma + mg
Sehingga rumus gaya tegangan tali pada kondisi ini adalah
T1 = m(a+g)

Apabila kita tinjau gaya yang menarik tali (F), maka pada titik tersebut juga bekerja gaya tegangan tali Tyang arahnya ke atas. Jika yang kita tinjau adalah katrol, maka pada katrol tersebut bekerja gaya tegangan tali T1 dan T2 yang besarnya sama dengan Tdan T2 karena pada katrol yang licin (tidak ada gesekan) semua gaya tegangan tali besarnya adalah sama, sehingga
T1 = T2 = T1 = T2

Kondisi #3 (dua benda dihubungkan tali dan ditarik)
Misalkan dua benda bermassa m1 dan m2­ saling dihubungan dengan tali pada bidang datar licin. Kemudian pada benda 2 ditarik dengan gaya sebesar F, maka pada masing-masing benda bekerja gaya tegangan tali T1 dan T2. Jika kedua benda bergerak ke kanan, maka pada masing-masing benda berlaku Hukum II Newton sebagai berikut.
Benda 1
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFY = m1a
N1  w1 = m1a (karena tidak ada gerak pada arah Y maka a = 0)
N1  w1 = 0
N1 = w1
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = m1a
T1 = m1a
Dengan demikian besar gaya tegangan tali pada benda 1 adalah
T1 = m1a

Benda 2
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFY = m2a
N2  w2 = m2a (karena tidak ada gerak pada arah Y maka a = 0)
N2  w2 = 0
N2 = w2
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = m2a
 T = m2a
T= F  m2a
Dengan demikian besar gaya tegangan tali pada benda 2 adalah
T= F  m2a

Karena pada benda 1 dan benda 2 dihubungkan dengan tali yang sama maka
T1 = T2

Kondisi #4 (benda dihubungkan tali pada bidang miring licin)

Perhatikan kembali gambar tegangan tali di atas. Jika sebuah benda bermassa m dihubungkan dengan tali kemudian diletakkan pada bidang miring licin dengan sudut kemiringan α, maka pada benda tersebut bekerja gaya tegangan tali T dengan arah seperti pada gambar. Karena benda tidak bergerak maka berlaku Hukum I Newton sebagai berikut
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFY = 0
 w cos α = 0
N = w cos α
N = mg cos α
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = 0
 w sin α  = 0
T = w sin α
T = mg sin α
Dengan demikian besar gaya tegangan tali pada benda tersebut adalah
T = mg sin α

Contoh Soal Gaya Tegangan Tali dan Pembahasan
Sebuah lift bergerak dipercepat ke atas dengan percepatan 2 m/s2. Jika massa lift dan isinya 200 kg, tentukanlah tegangan tali penarik lift tersebut jika percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2.
Jawab
contoh soal gaya tegangan tali dan pembahasannya
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 II Newton, kita peroleh
ΣFY = ma
 w = ma
T = w + ma
T = mg + ma
T = m (g + a)
T = (200 kg)(10 m/s2 + 2 m/s2)
T = 2.400 N
Catatan penting:
Gaya yang searah dengan percepatan (arah gerak benda) diberi tanda positif dan gaya yang berlawanan dengan percepatan diberi tanda negatif.

Demikianlah artikel tentang pengertian, gambar dan rumus gaya tegangan tali pada dinamika translasi beserta contoh soal dan pembahasannya. Semoga dapat bermanfaat. Jika kalian ingin memahami rumus gaya tegangan tali pada gerak rotasi, silahkan kalian baca artikel tentang kumpulan rumus lengkap gaya tegangan tali pada dinamika rotasi. Terimakasih atas kunjungannya dan sampai jumpa di artikel berikutnya.

Post a Comment

  1. T = 24.000 N, harusnya 2400N :)

    ReplyDelete
    Replies
    1. Terimakasih kak Fadhel atas koreksinya. Sudah kami perbaiki artikelnya.

      Delete

Mohon berkomentar secara bijak dengan bahasa yang sopan dan tidak keluar dari topik permasalahan dalam artikel ini. Dan jangan ikut sertakan link promosi dalam bentuk apapun.
Terimakasih.

emo-but-icon

Home item

Materi Terbaru