Keseimbangan Benda Tegar

January 2, 2017

Sejumlah gaya yang bekerja pada suatu benda tegar dapat digantikan oleh gaya tunggal dengan arah dan titik tangkap tertentu. Jika suatu benda diberikan gaya lain yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan dengan gaya tunggal pengganti, maka benda tidak akan bergerak translasi ataupun berotasi. Keadaan tidak bertranslasi dan berputar ini karena benda mencapai keseimbangan. Saat mencapai keseimbangan, jumlah gaya yang bekerja dan momen gaya terhadap titik sembarang sama dengan nol. Secara matematis dinyatakan dengan: \sum F= 0; \sum \tau = 0.

Dalam penerapannya, ada soal yang hanya dengan syarat \sum F= 0 sudah terpenuhi kesimbangan benda, tetapi ada juga yang perlu keduanya agar terpenuhi syarat kesimbangan benda.

Soal 1: Keseimbangan benda tegar pada batang horisontal

Contoh soal: UAN 2005

Perhatikan gambar berikut:

Jika panjang batang AB = 80 cm, AQ=QB, AP=PQ, massa batang AB diabaikan, dan sistem dalam keadaan setimbang harga penunjukkan neraca pegas I dan II masing-masing adalah ….

A. 10 N dan 3 N

B. 9 N dan 4 N

C. 8N dan 5 N

D. 7 N dan 6 N

E. 6 N dan 7 N

Penyelesaian:

Untuk menyelesaikan masalah di atas kita gambarkan diagram gayanya seperti berikut:

Untuk menentukan tegangan neraca pegas I maka pusat momen dipilih di B, sehingga:

\sumF2= 0

T1. (AB) – w1.(PB) – w2. (QB) =0

T1 x 0,8 – 10 x 0,6 – 3 x 0,4 =0

0,8.T1 = 6+1,2

Untuk menentukan tegangan neraca pegas II maka pusat momen dipilih di A, sehingga:

 

\sumF1= 0

T2. (AB) – w1.(AP) – w2. (AQ) =0

T1 x 0,8 – 10 x 0,2 – 3 x 0,4 =0

0,8.T1 = 2+1,2

 

 

Soal 2: Keseimbangan benda tegar pada batang dengan tegangan tali

Pada gambar tersebut jika batang AB homogen dengan panjang 80 cm dan berat 18 N. Pada ujung B digantungkan beban dengan berat 30 N. Batang ditahan dengan tali BC. Jika AC = 60 cm, tegangan talinya adalah ….

Penyelesaian:

Pada dasarnya soal di atas dapat diselesaikan dengan syarat ?F= 0. Untuk memudahkan gambar diagram gayanya.

 

\sum \tauA = 0

W1.(0,4m) + w2.(0,8m) – Ty . (0,8 m)=0

18 x 0,4 + 30 x 0,8 – T sin ? x 0,8 =0

7,2 + 24 – Tx 0,6 x 0,8 =0

31,2 = 0,48 T

Soal 3: Keseimbangan benda tegar: Koefisien tangga pada lantai

Batang AB panjang 5 meter dan massanya 5 kg disandarkan pada dinding, seperti gambar berikut:

Jika antara tangga dengan dinding licin, tentukan besar koefisien gesek lantai dengan ujung B agar tangga seimbang!

Penyelesaian

Diagram gaya untuk soal tersebut adalah sebagai berikut:

Untuk menyelesaikan soal ini syarat yang harus dipenuhi adalah: \sumFx= 0; \sumFy= 0; ?? = 0

\sumFx= 0

fB – NA = 0

\muB.NB – NA = 0

NA = \muB.NB

\sumFy= 0

NB – w =0

NB = w = 50 N

\sum \tau = 0

-W (1,5) + NA (4) = 0

-50 (1,5) + 4 NA = 0

NA = 18,75

\muB.NB = 18,75

\muB.50= 18,75

Bila hanya untuk menentukan besar koefisien gesek antara lantai dengan tangga, soal di atas dapat diselesaikan dengan tips berikut:

———————————————-

Sumber:

Foster, Bob. 2006. 1001 Soal dan Pembahasan Fisika. Jakarta: Erlangga.

Suryaningrat, Widodo. 2006. Bank Soal Fisika Untuk SMA. Bandung: M2S.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Previous Post
«
Next Post
»