Anda sudah familiar dengan istilah gaya tegangan. Salah satu contoh utama yang menjelaskan ketegangan antara dua objek adalah Tarik tambang. Apakah Anda pernah memainkan permainan tarik tambang?
Ini adalah permainan di mana orang-orang dari dua kelompok menarik tali ke sisi mereka untuk menang. Gaya yang dikerjakan oleh orang-orang itu sama besar dan berlawanan arah yang diteruskan sepanjang tali yang bersinggungan antara dua golongan, gaya ini tidak lain adalah gaya ketegangan. Kita dapat menghitung ketegangan antara dua kelompok ini, yang akan kita bahas dalam artikel ini.
Kredit gambar: Gambar oleh Peggy dan Marco Lachmann-Anke dari Pixabay
Cara menghitung tegangan antara dua benda:
Tensi antara dua benda di bawah tarikan horizontal:
Asumsikan bahwa dua benda bermassa, m1 dan m2, yang ditahan oleh gaya tarik melalui tali. Gaya yang diterapkan oleh m1 sama dengan m2 tetapi arahnya berlawanan. Tetapi ada gaya yang disebut gaya gesek yang melawan benda untuk menariknya bekerja pada benda dengan koefisien gesekan . Maka tegangan antara kedua benda dapat dihitung sebagai berikut.
Dalam hal ini, gaya total melibatkan gaya tarik, gaya ketegangan bersama dengan gaya gesek. Rumus untuk gaya gesekan diberikan oleh;
Ff = (mg)
adalah koefisien gaya gesekan, dan mg adalah gaya total yang bekerja pada sistem.
Gesekan untuk seluruh sistem diberikan oleh
Ff = (m1 + saya2)
Pada balok 1 gaya tarik dan gaya gesekan bekerja dalam arah yang berlawanan, sehingga gaya totalnya adalah
Fbersih = T – Ff = T -µm1g
T = m1g+m1a
Tetapi pada balok 2 gaya yang diberikan dan gaya gesekan bekerja dalam arah yang sama sehingga gaya total diberikan sebagai;
Fbersih=Fa – T – Ff
Dimana, Fa adalah gaya yang diterapkan
Fbersih = m2a
T = Fa - m2sebuah -µm2g
Dengan mengurangkan persamaan gerak, kita mendapatkan percepatan sebagai;
µm1g+m1a – (Fa - m2sebuah -µm2g) = 0
µm1g+m1a – Fa+m2a+µm2g = 0
(m1+m2)g – Fa+a(m1+m2) = 0
NS1+m2) = Fa– (m1+m2)g
Untuk mengetahui tegangan, substitusikan nilai 'a' ke dalam persamaan gerak;
serta
Karena kedua persamaan sama dengan percepatan,
persamaan di atas dapat kita samakan.
Tm2 -µm1m2g = Fam1 -µm1m2g – Tm1
Tm1 +Tm2 =Fam1 – m1m2g+µm1m2g
T(m1+m2) = Fam1
Ini adalah persamaan untuk tegangan antara dua benda di bawah gaya gesekan.
Tegangan antara dua benda pada lintasan melingkar:
Asumsikan bahwa Anda mengayunkan sebuah benda di jalur melingkar, yang diikat dengan bantuan tali. Tegangan antara objek dan Anda di sepanjang jalur melingkar dapat dihitung dengan menyelesaikan semua gaya yang terlibat dalam rotasi objek.
Dalam hal ini ada tiga gaya yang bekerja. Salah satunya adalah gaya ketegangan pada tali, dan gaya berat, yang mencoba menarik benda ke bawah, dan yang lainnya adalah gaya sentripetal yang menarik benda ke tengah.
Benda tersebut berputar dalam orbit melingkar dengan jari-jari 'r' dan bergerak dengan kecepatan 'v'.
Gaya sentripetal diberikan sebagai
Gaya total yang bekerja adalah
Fbersih =Fc +T
Karena benda berotasi pada orbit lingkaran, tegangan bekerja sepanjang Tx dan Ty.
Tegangan total diberikan oleh,
Tapi Tx adalah gaya sentripetal yang bekerja menuju pusat, diberikan sebagai;
Dan Ty = mg; itu tidak lain adalah gaya total yang bekerja pada sistem.
Dan Ty = mg; itu tidak lain adalah gaya total yang bekerja pada sistem.
Ini memberikan persamaan untuk tegangan antara dua benda dalam gerakan melingkar.
Tegangan dalam lift:
Pernahkah Anda berada di dalam lift? Lift juga dipengaruhi oleh gaya tegangan saat kabel lift bergerak ke bawah saat lift bergerak ke atas. Tegangan antara elevator dapat dihitung seperti di bawah ini.
Kredit gambar: Gambar oleh Markus Kristus dari Pixabay
Ketika lift dalam keadaan diam, tegangan dan gaya totalnya sama.
T = mg
Ketika lift dipercepat ke arah atas, tegangannya adalah;
T – mg = ma
T = mg + m
T = m(g+a)
Ketika lift dipercepat ke arah bawah, tegangannya adalah;
mg – T = ma
T = mg – ma
T = m(ga)
Memecahkan masalah tentang ketegangan antara dua benda:
Tdua tim A dan B, sedang bermain tarik tambang. Esetiap tim memiliki dua anggota. Byang lain mengerahkan kekuatan masing-masing 830 dan 850 N, untuk memenangkan permainan. Massa tim A adalah 83 kg dan B adalah 79 kg. Chitung tegangan yang bekerja pada tali yang terlibat dalam tarik tambang.
Larutan:
Diberikan: F1 = 830 N
F2 = 850 N
Kita tahu bahwa T – F1 = m1a
Dan F2 – T = m2a
Percepatan diberikan oleh
Tetapi kita tidak dapat mempertimbangkan massa karena jika memiliki massa, maka tegangan akan mendapatkan dua hasil yang berbeda yang bertentangan dengan gaya tegangan, yang seharusnya hanya memiliki satu nilai.
jadi saya1 = m2 = 0 , memberikan percepatan tak terbatas.
Namun, ada gaya yang bekerja antara kedua tim, yang sama besar dan berlawanan, yang diberikan oleh kedua tim F1 =F2.
ketegangan diberikan sebagai;
T = -T.
A bola bermassa 3kg diikatkan pada seutas kabel yang panjangnya 54m berputar pada lintasan melingkar. It berputar dengan kecepatan 14m/s. Hitung tegangan yang bekerja pada kabel.
Larutan:
Diketahui: Massa bola (m) = 3kg
Kecepatan bola (v) = 14 cm/s
Panjang kabel tidak lain adalah jari-jari r = 54m.
Rumus untuk menghitung tegangan adalah;
T = 10.88 + 29.4
T = 40.28 N
Chitunglah tegangan antara dua balok bermassa 4kg dan 6kg. Tgaya yang diberikan pada balok pertama adalah 25N, dan gaya yang diberikan pada balok kedua adalah 30N.
Larutan:
Diketahui: Massa balok = m1 = 4kg
m2 = 6kg
Gaya yang bekerja pada balok = F1 = 25N
F2 = 30N
T – F1 = m1a
F2 – T = m2a
a = 0.5 m/s2
T = F1 + saya1a
T = F2 -m2a
2T = F1 + saya1sebuah +F2 -m2a
T = 27N.
Tdua buah balok bermassa 16kg dan 19kg saling tarik menarik dengan arah yang berlawanan. Tdi sini adalah gaya gesekan dengan koefisien = 0.32. Seharusnya gaya yang diberikan adalah 125N. Hitung percepatan sistem dua benda.
Larutan:
Massa balok m1 dan m2 masing-masing adalah 16kg dan 24kg.
Percepatan gravitasi (g) adalah 10 m/s2 Gaya yang diterapkan oleh kedua sisi adalah 125N.
Koefisien gesekan (µ) adalah 0.32
Percepatan diberikan oleh rumus,
a = 0.37 m/s2.
A peluru diikat pada tali dan berputar dalam gerakan melingkar dengan kecepatan 2.5 m/s dan massa benda adalah 12kg. Tgaya sentripetal sepanjang orbit lingkaran adalah 63N. Chitung tegangannya dan juga cari panjang talinya. (Ambil percepatan gravitasi sebagai 10m/s2)
Larutan:
Diketahui massanya adalah 12kg
Kecepatannya 2.5 m/s
Gaya sentripetal (Fc) sepanjang lintasan melingkar = 63N
Untuk menghitung tegangan, kita perlu mencari jari-jari lingkaran.
Tegangan yang bekerja sepanjang lintasan melingkar diberikan oleh
Mensubstitusi nilai-nilai dalam persamaan di atas,
T = 63 + 12(10)
T = 63 + 120
T = 183N
The gaya sentripetal persamaan adalah
Pada penataan ulang, kita dapat menemukan jari-jari, yaitu panjang tali.
r = 1.19m.
Pertanyaan yang sering diajukan.
Hbagaimana gesekan mempengaruhi tegangan?
Ketegangan dapat berubah secara teratur jika gesekan melibatkan sistem.
Ketika gaya gesekan terlibat antara tubuh dan kabel, ketegangan tidak tetap sama. Jika ada gesekan maksimum dan gaya total, yang bekerja dalam arah ke bawah, maka tegangan akan menjadi nol.
Wapa yang dimaksud dengan koefisien gesekan?
Ini adalah ukuran interaksi antara dua permukaan di bawah a kekuatan kontak.
Koefisien gesekan dapat didefinisikan sebagai rasio gaya yang diperlukan untuk mempertahankan gerakan relatif antara dua permukaan dengan gaya yang menahan permukaan agar tetap bersentuhan.
Hbagaimana tegangan dan percepatan saling bergantung?
Tegangan dan percepatan berbanding terbalik tergantung satu sama lain.
Ketegangan tergantung pada percepatan; saat akselerasi meningkat, itu berkontribusi pada peningkatan gaya total, yang secara proporsional meningkatkan ketegangan.
Do elastisitas meningkat ketika ketegangan meningkat?
Tidak, elastisitas berkurang saat tegangan meningkat.
Ketika tegangan tali meningkat, gelombang yang merambat pada sistem membuat partikel terikat lebih kaku pada tali, yang mengurangi elastisitas.
Hbagaimana hubungan antara tegangan dan gravitasi?
Ketegangan menyeimbangkan benda untuk digantung pada tali.
Ketika sebuah benda digantungkan oleh seutas tali atau kabel, tegangan bekerja ke arah atas; sementara itu, gravitasi bekerja ke arah bawah. Jika tegangan tidak dapat bertindak berlawanan dengan gravitasi, maka objek pasti akan dipercepat ke bawah karena gravitasi.
Dapakah tegangan berubah saat berputar pada lintasan melingkar?
Ketegangan dapat berubah saat bergerak di jalur melingkar.
Tegangan akan lebih besar dari gravitasi di bagian bawah lintasan lintasan melingkar sehingga gaya total akan berada di atas di bagian bawah lintasan dan sebaliknya.
