Untuk menyelesaikan soal ini, kita perlu menghitung percepatan sistem dan gaya tegangan tali antara dua massa $m_1$ dan $m_2$ pada permukaan licin (tanpa gesekan), dengan kondisi $m_1 = m_2 = 4\, \text{kg}$. Gaya yang bekerja adalah $F_1 = 70\, \text{N}$ ke arah kanan pada $m_1$ dan $F_2 = 70\, \text{N}$ ke arah kiri pada $m_2$.

Langkah 1: Sketsa Sistem

Berikut adalah sketsa dari sistem:

(F_2)  \rightarrow [m_2 = 4\, \text{kg}] ---T--- [m_1 = 4\, \text{kg}] \leftarrow (F_1)

• $F_1$ menarik $m_1$ ke kanan dengan gaya 70 N.
• $F_2$ menarik $m_2$ ke kiri dengan gaya 70 N.

Langkah 2: Tentukan Percepatan Sistem

Karena kedua gaya $F_1$ dan $F_2$ sama besarnya tetapi arahnya berlawanan, kita dapat menentukan bahwa sistem akan seimbang secara horizontal. Namun, kita harus menghitung percepatan untuk memastikan sistem seimbang.

1. Hitung gaya total:

   Karena $F_1$ dan $F_2$ memiliki besar yang sama tetapi arah yang berlawanan, gaya total $F_{\text{net}}$ adalah:

   $F_{\text{net}} = F_1 - F_2$

   $F_{\text{net}} = 70\, \text{N} - 70\, \text{N} = 0\, \text{N}$

2. Hitung percepatan sistem:

   Dengan gaya total $F_{\text{net}} = 0\, \text{N}$, percepatan $a$ dari sistem adalah:

   $a = \frac{F_{\text{net}}}{m_{\text{total}}}$

   Di mana total massa $m_{\text{total}}$ adalah:

   $m_{\text{total}} = m_1 + m_2 = 4\, \text{kg} + 4\, \text{kg} = 8\, \text{kg}$

   Maka percepatan $a$ adalah:

   $a = \frac{0\, \text{N}}{8\, \text{kg}} = 0\, \text{m/s}^2$

   Jadi, percepatan sistem adalah $0\, \text{m/s}^2$. Sistem ini dalam keadaan setimbang, dan tidak ada percepatan.

Langkah 3: Hitung Gaya Tegangan Tali (T)

Karena percepatan sistem adalah nol, maka gaya tegangan tali $T$ hanya bergantung pada salah satu massa dan salah satu gaya.

Kita dapat menggunakan salah satu massa, misalnya $m_1$:

Untuk $m_1$ yang ditarik ke kanan oleh $F_1$:

$T - F_1 = m_1 \cdot a$

Karena $a = 0$:

$T - 70\, \text{N} = 4\, \text{kg} \cdot 0\, \text{m/s}^2$

$T - 70\, \text{N} = 0$

$T = 70\, \text{N}$

Gaya tegangan tali $T$ adalah 70 N.

Kesimpulan:

• Percepatan Sistem ($a$): $0\, \text{m/s}^2$ (sistem dalam keseimbangan).
• Gaya Tegangan Tali ($T$): $70\, \text{N}$.

Sistem ini dalam keadaan seimbang karena gaya-gaya yang bekerja sama besar dan berlawanan arah, menghasilkan percepatan nol dan tegangan tali yang sama dengan salah satu gaya yang bekerja.

Pertanyaan Lanjutan:

1. Bagaimana jika $m_1 \neq m_2$? Apakah percepatan akan tetap nol?
2. Apa yang terjadi jika gaya $F_1$ dan $F_2$ berbeda besarnya?
3. Bagaimana cara menentukan arah percepatan jika ada perbedaan gaya?
4. Bagaimana jika ada gesekan pada permukaan? Bagaimana pengaruhnya terhadap percepatan?
5. Jika massa sistem diperbesar, apa yang terjadi dengan tegangan tali?
6. Apa yang akan terjadi jika kedua massa digantung vertikal?
7. Bagaimana menghitung gaya tegangan jika sistem dalam keadaan bergerak?
8. Bagaimana cara menghitung percepatan jika salah satu gaya dihapus?

Tip: Dalam kasus gaya yang berlawanan dan seimbang, sistem akan tetap dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan karena percepatan nol.