Fisika Edukasi

Pengertian

Gaya tegangan tali adalah gaya yang bekerja pada tali ketika tali tersebut tegang. Gaya ini terjadi karena adanya gaya aksi-reaksi pada ujung-ujung tali. Gaya ini timbul ketika sebuah tali digunakan untuk menarik, menahan, atau menopang suatu benda, dan selalu bekerja sepanjang arah tali. Gaya tegangan tali sering muncul dalam berbagai sistem mekanik, seperti katrol, ayunan, jembatan gantung, serta dalam aktivitas sehari-hari seperti mengangkat barang dengan tali atau menarik sesuatu dengan seutas tali. Dalam fisika, gaya tegangan tali dapat dianggap sebagai gaya yang menyalurkan gaya dari satu benda ke benda lainnya. Besarannya bergantung pada gaya yang bekerja pada sistem, massa benda yang ditopang, dan kondisi keseimbangan sistem tersebut.

Jika sebuah benda digantung diam pada tali, maka gaya tegangan dalam tali tersebut akan sama besar dengan gaya berat benda, yang dirumuskan sebagai berikut.

Rumus

ΣF = m.a         atau T = m × g

Keterangan

ΣF = resultan gaya yang bekerja (N) 

m= massa benda (kg) 

a= percepatan benda (m/s²)

T= tegangan tali (N)

g= percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s² atau 10 m/s²)

Namun, jika benda bergerak atau ada lebih dari satu tali yang menopang benda, analisis gaya lebih lanjut diperlukan dengan menggunakan konsep keseimbangan gaya dan hukum Newton. Misalnya, jika sebuah benda digantung dengan dua tali yang membentuk sudut tertentu, maka tegangan dalam masing-masing tali tidak hanya bergantung pada gaya berat benda, tetapi juga sudut yang dibentuk oleh tali terhadap sumbu horizontal atau vertikal. Dalam kasus ini, komponen gaya tegangan dapat dianalisis menggunakan konsep trigonometri, di mana setiap komponen tegangan dirumuskan sebagai 

T₁ sin(θ₁) + T₂ sin(θ₂) = W untuk keseimbangan vertikal 

T₁ cos(θ₁) = T₂ cos(θ₂) untuk keseimbangan horizontal

Selain itu, dalam sistem katrol, gaya tegangan tali dapat berubah tergantung pada percepatan benda yang bergerak. Jika benda ditarik ke atas dengan percepatan a, maka tegangan tali akan lebih besar daripada gaya beratnya dan dirumuskan sebagai T = m(g + a). Sebaliknya, jika benda sedang turun dengan percepatan tertentu, maka tegangan dalam tali lebih kecil dari gaya beratnya, yang dirumuskan sebagai T = m(g - a). 

Contoh Soal

Pada sebuah hotel, terdapat elevator dengan massa sebesar 500 kg bergerak ke atas (veritkal) dari keadaan diam dengan percepatan 2 m/s². Berapakah tegangan tali penarik elevator tersebut jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s² ?

Jawab

• Diketahui: 

m = 500 kg

a = 2 m/s²

g = 10 m/s²

• Ditanyakan: 

T..?

• Penyelesaian

∑F = m.a

Elevator bergerak ke atas maka:

T – w = m.a  

T = m.g + m.a

T = m (g + a)

T = 500 (10 + 2)

T = 6000 N

Jadi gaya tegangan tali penarik elevator tersebut adalah 6000 N

Pemahaman tentang gaya tegangan tali sangat penting dalam berbagai bidang ilmu teknik, seperti dalam perancangan lift, derek, dan sistem transportasi kabel seperti gondola atau jembatan gantung.