Rumus Tegangan Tali Lengkap dengan Contoh Soal dan Pembahasan

Ilustrasi tegangan tali. Foto: pixabay

Benda yang dihubungkan dengan tali dan digantung secara vetikal atau ditarik secara horizontal akan menghasilkan suatu gaya. Dalam ilmu fisika, gaya ini disebut sebagai tegangan tali yang bekerja dengan arah menjauhi benda.

Mengutip buku Contekan Rumus Fisika Paling Lengkap untuk SMA oleh Bayu, simbol gaya tegangan tali adalah T (tension) yang diukur dengan satuan berupa Newton. Sedangkan arah geraknya, bisa ke atas, bawah, kanan, dan kiri menyesuaikan arah benda.

Arah pada gaya tegangan tali umumnya membentuk sudut tertentu. Berikut penjelasan tentang rumus tegangan tali lengkap dengan contoh soal dan pembahasannya.

Rumus Tegangan Tali

Tegangan tali dapat diukur berdasarkan arah dan jenis bendanya. Namun, rumus dasar tegangan tali dapat diuraikan sebagai berikut:

T = (m × g) + (m × a)

Keterangan:

T: tegangan

M: massa benda

g: percepatan gravitasi yaitu 9.8 m/s2

a: percepatan benda dalam m/s2

Agar lebih memahaminya, simak contoh soal tegangan tali berikut yang dikutip dari buku Fisika untuk SMA/MA Kelas X oleh Joko Sumarsono:

Ilustrasi tegangan tali. Foto: pixabay

Soal Nomor 1

Sebuah bola bermassa 60 gram diikat dengan seutas tali yang panjangnya 1 meter, kemudian diputar horizontal. Dalam waktu 20 sekon terjadi 50 putaran. Hitunglah berapa:

(a) kelajuan linier

(b) percepatan sentripetal

(c) tegangan tali

• Pembahasan:

Massa bola m = 60 gram = 0,06 kg, jari-jari R = 1 m, sehingga:

Periode (T )= 50 putaran 20 sekon = 0,4 s

• Kelajuan linier → v = T 2R = 0,4 s 2π(1 m) = 5 m/s

• Percepatan sentripetal → as = R v 2 = 1m (5 m/s)2 = 25 2 m/s2

• Tegangan tali = gaya sentripetal → Fs = m.as = 0,06 kg × 25 2 m/s2 = 1,52 N

Jadi, tegangan talinya adalah 1,52 N.

Soal Nomor 2

Sebuah elevator, massa 400 kg, bergerak vertikal ke atas dari keadaan diam dengan percepatan tetap sebesar 2 m/s2. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2, tegangan tali penarik elevator adalah ….

• Pembahasan:

M= 400 kg, a = 2 m/s2, dan g = 9,8 m/s2. Maka penyelesaiannya:

∑F = m a

T – w = m a

T = w + m a

T = (mxg) + (mxa)

T = (a + g)m = (2 + 9,8) × 400 = 4.720 N

Jadi, tegangan talinya adalah 4.720 N

Ilustrasi tegangan tali. Foto: pixabay

Soal Nomor 3

Dua buah balok A dan B dengan massa masing-masing 20 kg dan 5 kg, dihubungkan melalui sebuah katrol, seperti terlihat pada gambar di samping. Balok B mula-mula ditahan kemudian dilepaskan. Berapakah percepatan dan tegangan tali masing-masing balok? (g = 10 m/s2 )

• Pembahasan:

∑ F = m.a

T – T + mB.g = (mA + mB)a

a = g

a= x 10 m/s2

a = 2 m/s2

T = mA.a = 20 x 2 = 40 N

Jadi, tegangan talinya adalah 40 N.

(MSD)

Frequently Asked Question Section

Apa yang dimaksud dengan gaya tegangan tali?

Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja pada tali ketika tali tersebut tegang. Gaya tegangan tali dapat bekerja pada ujung-ujung tali karena reaksi gaya luar.

Apa rumus tegangan tali?

T = (m × g) + (m × a)

Bagaimana simbol dan satuan pada gaya tegangan tali?

Simbol gaya tegangan tali adalah T (tension) yang diukur dengan satuan berupa Newton.