Tinjau sistem empat benda seperti gambar berikut ini: Sistem terdiri tiga balok homogen yang masing-masing bermassa (m1, m2, dan M) dan sebuah katrol yang bermomen inersia I dan jari-jari R, kemudian disusun seperti pada gambar. Balok bermassa (m1 dan M) bertumpu pada lantai yang licin dan koefisien gesek statis antara permukaan (μ1) dan M adalah (μs) dimana (0 < μs < 1). Balok bermassa dihubungkan oleh tali dengan sebuah benda bermassa (m2) melalui katrol. Jika diasumsikan katrol berputar tanpa salip, tentukan syarat massa (m2) agar kedua balok (m1 dan M) bergerak bersama-sama. Nyatakan hubungan antara (m2) dengan semua besar tersebut diatas yaitu: (m1, M, I, R, dan μs)

Jawaban yang tepat ialah syarat m2 agar m1 dan M bergerak tanpa selip adalah nilainya tidak lebih dari [(m2 + M + m1+ I/R^2)] (μs). Diketahui, M = M m1 = m1 m2 = m2 μs = μs I = I R = R Ditanya, syarat m2 agar m1 dan M bergerak bersamaan ? Jawab, Hukum Newton secara umum ada 3, yakni Hukum Newton 1, 2 dan 3. Hukum Newton 1 menjelaskan tentang kelembaman, yakni "Jika resultan gaya pada suatu benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam akan terus diam. Sedangkan, benda yang mula-mula bergerak, akan terus bergerak dengan kecepatan tetap". Hukum Newton 2 tentang gerak menyatakan bahwa percepatan (a) benda sebanding dengan gaya (F) yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massanya (m)". Secara matematis dituliskan, F = ma Keterangan : a = percepatan (m/s²) F = gaya yang bekerja pada benda (N) m = massa (kg) Gambarkan diagram gaya - gaya yang bekerja pada sistem, seperti gambar terlampir. Tinjau benda m1 menggunakan Hukum Newton II, yakni fg = m1 a dengan fg adalah gaya gesek benda m1 terhadap benda M dengan nilai, fg = m1 g μs Agar m1 tetap di atas M, maka fg harus lebih besar dari m1 a atau fg > m1 a, maka ma g μs > m1 a a < μs g ...(1) Tinjau benda M, T1 - fg = M a T1 - M g μs = M a T1 = M a + M g μs ...(2) Tinjau benda m2, m2 g - T2 = m2 a T2 = m2 g + m2 a (3) Tinjau katrol, τ = I a/R = (T2 - T1) R I a/R^2 = (T2 - T1) ...(4) Subtitusi persamaan (2) dan (3) ke persamaan (4), I a/R^2 = [ (m2 g + m2 a) - (M a + M g μs) ] a = [(m2 g) - (M g μs)] / [(m2 + M + I/R^2)] ...(5) Subtitusikan persamaan (1) ke (5), [(m2 g) - (M g μs)] / [(m2 + M + I/R^2)] < μs g [(m2 g) - (M g μs)] < [(m2 + M + I/R^2)] [μs g] m2 < [(m2 + M + m1+ I/R^2)] (μs) Jadi, syarat m2 agar m1 dan M bergerak tanpa selip adalah nilainya tidak lebih dari [(m2 + M + m1+ I/R^2)] (μs).