Percepatan dan Tegangan dalam Balok yang Meluncur di Bidang Miring

Sebuah balok bermassa \( m=5 \mathrm{~kg} \) meluncur menuruni sebuah permukaan yang miringnya \( 37^{\circ} \) terhadap horisontal, seperti terlihat pada Gambar 9-28. Koefisien gesekan luncur 0,25. Tali yang lekat pada balok itu dililitkan pada sebuah roda-gila yang bersumbu tetap di \( O \). Massa roda-gila itu \( M=20 \mathrm{~kg} \), radius luarnya \( R=0,2 \mathrm{~m} \) dan radius girasinya terhadap sumbunya \( k_{0}= \) \( 0.1 \mathrm{~m} \). (a) Percepatan Balok Untuk menghitung percepatan balok saat meluncur di bidang miring, kita dapat menggunakan hukum Newton kedua, \( F_{\text{net}} = m \cdot a \), di mana \( F_{\text{net}} \) adalah gaya netto yang bekerja pada balok, \( m \) adalah massa balok, dan \( a \) adalah percepatan balok. Gaya netto yang bekerja pada balok terdiri dari gaya gravitasi dan gaya gesekan. Gaya gravitasi dapat dihitung dengan \( F_{\text{grav}} = m \cdot g \), di mana \( g \) adalah percepatan gravitasi. Gaya gesekan dapat dihitung dengan \( F_{\text{gesek}} = \mu \cdot F_{\text{norm}} \), di mana \( \mu \) adalah koefisien gesekan luncur dan \( F_{\text{norm}} \) adalah gaya normal yang bekerja pada balok. Gaya normal dapat dihitung dengan \( F_{\text{norm}} = m \cdot g \cdot \cos(\theta) \), di mana \( \theta \) adalah sudut kemiringan bidang miring. Dengan menggabungkan persamaan-persamaan ini, kita dapat menghitung gaya netto dan akhirnya percepatan balok. (b) Tegangan dalam Tali Untuk menghitung tegangan dalam tali, kita perlu mempertimbangkan momen inersia roda-gila dan gaya yang bekerja pada roda-gila. Momen inersia roda-gila dapat dihitung dengan \( I = \frac{1}{2} \cdot M \cdot R^2 \), di mana \( M \) adalah massa roda-gila dan \( R \) adalah radius luarnya. Gaya yang bekerja pada roda-gila adalah gaya gesekan antara tali dan roda-gila. Gaya gesekan ini dapat dihitung dengan \( F_{\text{gesek}} = \mu \cdot F_{\text{norm}} \), di mana \( \mu \) adalah koefisien gesekan luncur dan \( F_{\text{norm}} \) adalah gaya normal yang bekerja pada roda-gila. Dengan menggabungkan persamaan-persamaan ini, kita dapat menghitung tegangan dalam tali. Dalam artikel ini, kita akan menjelaskan secara rinci bagaimana menghitung percepatan balok dan tegangan dalam tali berdasarkan data yang diberikan. Kita juga akan membahas implikasi fisik dari hasil perhitungan ini. Mari kita mulai dengan menghitung percepatan balok.