Sebuah bola bermassa 0,50 kg diikatkan pada ujung seutas tali dan diayun dalam lintasan melingkar secara vertikal. Panjang tali yang digunakan adalah 4 m. Pada saat tali membentuk sudut θ , diketahui laju bola pada saat itu adalah 5 m/s dan tegangan tali yang dihasilkan adalah 20 N. Jika hambatan udara dapat diabaikan, maka nilai dari cos θ adalah ....

Pembahasan

Diketahui bahwa : Ditanyakan: Sudut yang terbentuk θ =… ? Gambar diagram bebas benda: Karena gaya berat selalu menuju pusat bumi dan bola berada di titik A, maka kita ambil acuan sumbu mendatar (x) adalah sejajar dengan jari-jari lintasan melingkar dan sumbu tegak (y) tegak lurus terhadap jari-jari lintasan melingkar. Selanjutnya, karena bola bergerak dengan lintasan melingkar,maka bola akan mengalami percepatan sentripental. Untuk mengetahui besar sudut yang terbentuk, tinjau gaya-gaya yang bekerja pada bola di sumbu x. Asumsikan arah yang menuju pusat lintasan melingkar adalah arah positif dan arah yang menjauhi pusat lintasan melingkar adalah arah negatif. Karena penjabaran (proyeksi) gaya berat terhadap sumbu x berada di samping sudut, maka dengan menggunakan trigonometri sederhana didapatkan hasil penjabaran (proyeksi) gaya beratnya adalah W cos θ . Sehingga, nilai dari cos θ adalah: