ABUALFATIH.COM. Hai kawan abualfatih.com! Bagaimana pemain akrobat dapat berjalan melintasi seutas tali membawa tongkat panjang? Apakah konsep kesetimbangan benda tegar adalah jawabannya?
Mungkin ini penyebab kalian mencari artikel ini!
Sebelum abualfatih.com menjawab pertanyaan tersebut, mari kita memehami terlebih dahulu apa itu benda tegar?
Dalam sistem partikel, benda sebagai suatu titik materi. Semua gaya yang bekerja pada benda dianggap bekerja pada titik materi tersebut, sehingga gaya hanya menyebabkan gerak lurus. Oleh sebab itu, kesimbangan gerak lurus (Hukum Newton Pertama \sum F = 0 ) merupakan syarat keseimbangan sistem partikel.
Benda tegar adalah benda yang jika diberi gaya F maka benda tersebut tidak mengalami perubahan bentuk. Hal ini disebabkan karena benda tegar adalah benda yang tersusun atas banyak partikel yang yang dimana partikel tersebut saling menguatkan.
Benda tegar memiliki kemungkinan untuk bergerak rotasi, bukan hanya bergerak lurus seperti pada gerak partikel dipenjelasan sebelumnya. Jika benda tegar dapat bergerak bukan hanya gerak lurus maka keseimbangannya pun akan berbeda dengan kesimbangan pada sistem partikel.
Keseimbangan merupakan hal yang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari terutama dalam bidang teknik, seperti pembangunan jembatan, kontruksi atap gedung, dan struktur bangunan lain yang membutuhkan kesimbangan.
Tubuh manusia memerlukan pula kesimbangan, seperti kesimbangan pada tulang, otot, dan struktur tubuh manusia yang lain. Kesimbangan benda sangatergantung pada gaya-gaya yang bekerja dan momen-momen gaya tersebut.
Gaya luar yang bekerja pada benda mengakibatkan dampak secara langsung pada benda tersebut. Dampak pertama, gaya luar akan mempengaruhi gerak lurus benda dengan tidak memperhatikan letak titik gayanya. Kedua, jika memperhatikan titik kerja gaya, akan mempengaruhi gerak rotasi benda yang disebabkan oleh momen gaya benda.
Benda tegar mengalami kesetimbangan jika benda tegar tersebut tidak mengalami perubahan gerak lurus dan gerak rotasi. Dengan kata lain, tidak adanya percepatan pada gerak lurus maupun geran gerak rotasi benda.
Berdasarkan analisa tersebut, secara matematis syarat kesimbangan benda tegar adalah:
Resultan gaya yang bekerja pada benda baik itu pada sumbu x dan sumbu y itu sama dengan nol
Kawan abualfatih.com perlu catat, benda tegar dalam keadaan setimbang tidak harus diam. Benda tersebut boleh bergerak, tetapi kecepatan linear dan kecepatan sudut harus tetap.
Untuk lebih mudah memahami kesimbangan benda tegar mari menerapkan kedalam contoh soal berikut.
Pak Andri pemilik Warung Makan “Basmalah” memasang papan nama warung seperti pada gambar!
Jika berat balok penyangga papan nama dan berat papan nama berturut-turut adalah 20 N dan 50 N. Tentukan besar tegangan tali penggantung papan nama?
Diketahui:
AC = 90 cm
AB = 120 cm
WB = 20 N
WP = 50 N
Ditanya:
T = …..?
Penyelesaian:
Langkah pertama tentukan panjang tali
BC = \sqrt{AB^{2}+AC^{2}} BC = \sqrt{120^{2}+90^{2}}BC = 150 cm = 1,5 m
Selanjutnya gunakan syarat keseimbangan benda tegar
\sum \tau = 0 dengan poros titik A
-W_{P}.AB-W_{B}.\frac{1}{2}.AB+Tsin\theta .AB=0 -50.1,2-20.\frac{1}{2}.1,2+T\frac{90}{150}.1,2=0 - 60 - 12 + 0,72 T = 0 -72 + 0,72 T = 0 0,72 T = 72 T = 72/0,72 = 100 NJadi besar tegangan tali penggantung papan nama adalah 100 N
Sebuah papan homogen 8 kg digunakan untuk jungkat jungkit oleh dua orang anak, seorang anak bermassa 30 kg duduk sejauh 2 m dari poros. Pada jarak berapa dari poros anak lain berassa 40 kg harus menempatkan dirinya agar jungkat jungkit seimbang?
Diketahui:
mP=8 kg
mA1=30 kg
mA2=40 kg
rA1=2 kg
Ditanya:
rA2=….?
Penyelesaian:
syarat kesetimbangan benda tegar
\sum \tau = 0 pada poros tengah papan
W_{A1}.r_{A1}-W_{A2}.r_{A2}=0 m_{A1}.g.r_{A1}-m_{A2}.g.r_{A2}=0 30.10.2-40.10.r_{A2}=0 30.10.2=40.10.r_{A2} 600=400.r_{A2} r_{A2}=\frac{600}{400} r_{A2}=1,5 mDemikianlah pembahasan tentang kesetimbangan benda tegar, semoga bermanfaat
Tinggalkan Balasan