fisikastudycenter.com_ Menentukan tegangan tali pada suatu benda bergerak dengan lintasan melingkar vertikal saat membentuk sudut θ.

Sebuah benda bermassa m yang diikat dengan tali dengan panjang L bergerak melingkar pada suatu lintasan vertikal. Kecepatan benda saat berada di titik terendah adalah νo. Tunjukkan bahwa saat tali membentuk sudut θ terhadap terhadap garis vertikal tegangan talinya adalah

Pembahasan
Tidak ditemukan gambar atau ilustrasi dalam soal ini, untuk itu perlu dibuat  dulu sket sesuai gambaran yang diberikan oleh soal. Buat sebuah lintasan melingkar, beri titik pusat lintasan gambar tali dan bendanya:


Tinjau saat benda berada di titik B, kecepatan di B adalah v, gaya yang bekerja pada benda adalah gaya tali dan berat benda. Uraikan gaya berat berdasarkan sudut  θ menjadi w cos θ dan w sin θ seperti gambar berikut ini.


Gaya sentripetal pada gerak melingkar, gaya yang menuju pusat lintasan dalam hal ini adalah gaya tali T, diberi tanda positif. Gaya yang arahnya menjauhi pusat lintasan dalam hal ini w cos θ diberi tanda negatif. Gaya lain, w sin θ tidak diikutkan.

Sampai di sini sudah selesai, hanya belum sama dengan format rumus pada soal, diperlukan beberapa langkah lagi yaitu mengubah kecepatan di titik B ke dalam bentuk vo dan memasukkan unsur L.

Menentukan besar kecepatan benda saat berada di titik B, digunakan hukum kekekalan energi mekanik. Ambil titik A dan titik B


Berikutnya menyatakan hB -  hA  dalam bentuk L, gunakan cosinus dari sudut θ. Dengan L sebagai sisi miring akan diperoleh bagian samping sudut θ adalah L cos θ dan sisa di bawahnya akan menjadi L - L cos θ seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.


Kembali ke T lagi,  tinggal lakukan proses substitusi saja untuk mendapatkan rumus tegangan tali sesuai permintaan soal:

Biar sama dengan format rumus tegangan tali T pada soal tinggal m dikeluarkan saja, kasih buka kurung tutup kurung

Untuk versi video - audio  dapat dilihat di channel youtube Fisika Study Center.