Sebuah bandul yang bermassa m dan panjang tali L, mula-mula diam pada posisi tali membentuk sudut θ = 60° terhadap vertikal. Besar gaya tegangan tali saat massa melewati titik terendah A adalah....

Jawaban yang benar adalah B. 2mg. Diketahui: Massa benda = m Panjang tali = L θ = 60° Percepatan gravitasi = g Ditanya: Tegangan tali di titik A = T = ...? Jawab: Konsep yang kita gunakan adalah kekekalan energi mekanik, yaitu di setiap titik apabila gesekan diabaikan maka berlaku konservasi energi mekanik yang dirumuskan oleh: EMawal = EMakhir EP awal + EK awal = EP akhir + EK akhir dimana: EP = m g h dan EK = 1/2 m v². Selain itu, untuk benda yang bergerak melingkar pada bidang vertikal, berlaku gaya sentripetal berikut: ΣF = m x as ΣF = m x (v²/R), dengan: EM = energi mekanik (J) EP = energi potensial (J) EK = energi kinetik (J) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s²) h = ketinggian (m) v = kecepatan (m/s). Berdasarkan informasi pada soal, dikatakan bola menuju titik terendah A, sehingga hitung nilai kecepatan saat di titik A dari kekekalan energi mekanik. EMawal = EMakhir EP1 + EK1 = EP2 + EK2 mgh1 + 0 = mgh2 + 1/2 m vA² g (h1 - h2) = 1/2 vA² g (L - L cos θ) = 1/2 x vA² vA² = 2 x g x L (1 - cos θ) vA² = 2 x g x L (1 - cos 60°) vA² = 2gL (1- 1/2) vA² = gL vA = √(gL). Maka, dari hubungan gaya diperoleh tegangan tali yaitu: ΣF = m x (v²/R) T - w = m x (vA²/R) T = mg + m ([√(gL)]²/L) T = mg + mg T = 2 mg. Jadi, besar gaya tegangan tali saat massa melewati titik terendah A adalah 2 mg. Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah B.