Analisis Percepatan dan Tegangan Tali pada Sistem Balok dan Beban dengan Kabel dan Katrol

Sistem balok dan beban dengan kabel dan katrol adalah salah satu contoh penting dalam fisika mekanika. Dalam sistem ini, sebuah balok bermassa 9 kg ditempatkan pada permukaan kasar bidang horizontal dan dihubungkan dengan sebuah beban bermassa 6 kg melalui sebuah kabel ringan dan katrol tanpa gesekan. Tujuan dari artikel ini adalah untuk menganalisis percepatan dan tegangan tali pada sistem ini. a. Gambar Sistem dan Gaya yang Bekerja Untuk memahami sistem ini dengan lebih baik, kita perlu melihat gambar sistem dan mengidentifikasi gaya-gaya yang bekerja pada balok dan beban. Gambar sistem ini dapat dilihat pada gambar di samping. Gaya-gaya yang bekerja pada sistem ini adalah: 1. Gaya gravitasi pada balok dan beban, yang diberikan oleh \( m_1 \cdot g \) dan \( m_2 \cdot g \) masing-masing. 2. Gaya normal pada balok, yang diberikan oleh \( N \). 3. Gaya gesekan kinetik antara balok dan permukaan, yang diberikan oleh \( f_k \). 4. Gaya tarik pada balok, yang diberikan oleh \( T \). 5. Gaya tarik pada beban, yang diberikan oleh \( T \). b. Percepatan dan Tegangan Tali Untuk menentukan besar percepatan dan tegangan tali pada sistem ini, kita perlu menerapkan hukum Newton pada balok dan beban. Pada balok: \( \sum F_x = m_1 \cdot a \) \( T - f_k = m_1 \cdot a \) (1) Pada beban: \( \sum F_x = m_2 \cdot a \) \( T = m_2 \cdot a \) (2) Dalam persamaan (1), kita dapat menggantikan \( f_k \) dengan \( \mu_k \cdot N \), di mana \( \mu_k \) adalah koefisien gesekan kinetik antara balok dan permukaan. Jadi, persamaan (1) dapat ditulis ulang sebagai: \( T - \mu_k \cdot N = m_1 \cdot a \) (3) Selanjutnya, kita dapat menggantikan \( N \) dengan \( m_1 \cdot g \), di mana \( g \) adalah percepatan gravitasi. Jadi, persamaan (3) dapat ditulis ulang sebagai: \( T - \mu_k \cdot m_1 \cdot g = m_1 \cdot a \) (4) Dengan menggabungkan persamaan (2) dan (4), kita dapat mencari nilai percepatan dan tegangan tali pada sistem ini. Dalam artikel ini, kita akan menggunakan persamaan-persamaan ini untuk menghitung nilai percepatan dan tegangan tali pada sistem balok dan beban dengan kabel dan katrol.