KESEIMBANGAN BENDA TEGAR DAN GRAVITASI
Disusun untuk memenuhi tugas FISIKA MEKANIKA DAN PANAS Dosen Pengampu : DEASSY SISKA, S.Si., M.Sc.
Disisun oleh kelompok 2 :
EKA WAHYUDI 230120007
ABDILLAH ALI SIMANJUNTAK 230120009
WANDA DEDEK ANDREAN 230120010
NAUFAL AGUNG PRASETYA 230120012
DIYAN DZAKY ANUGRAH 230120013
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MALIKUSSALEH
2023
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh,
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. Atas rahmat dan hidayah-Nya, kami bisa menyelesaikan makalah yang berjudul Keseimbangan Benda Tegar Dan Gravitasi. Tidak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada Ibu DEASSY SISKA, S.Si., M.Sc.Dosen Pengampu Mata Kuliah Fisika Mekanika Dan Panas yang telah membantu penulis dalam mengerjakan makalah ini. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman yang telah berkontribusi.
Makalah ini menyajikan penjelasan tentang keseimbangan benda tegar untuk meperdalam pemahaman terkait meteri mata kuliah saat ini. Kami menyadari ada kekurangan pada makalah ini. Oleh sebab itu, saran dan kritik senantiasa diharapkan demi perbaikan makalah kami. Kami juga berharap semoga makalah ini mampu memberikan pemahaman dan pengtahuan terhadap pembaca.
Senin 20 November 2023 Penulis
Kelompok 2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...
DAFTAR ISI...
BAB I PENDAHULUAN...
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Tujuan Pembuatan Makalah 1
1.3. Manfaat Pembuatan Makalah 1
BAB II PEMBAHASAN...
2.1. Pengertian Keseimbangan Benda Tegar Dan Gravitasi...
2.2. Syarat – Syarat Benda Tegar...
2.3. Jenis – Jenis Keseimbangan Benda Tegar Dan Gravitasi...
2.4. Momen Kopel...
2.5. Titik Berat...
2.6. Torsi...
2.7. Arah Torsi...
2.8. Penerapan Kesimbangan Benda Tegar Dan Gravitasi Dalam Kehidupan...
2.9. Contoh – Contoh Soal Keseimbangan Benda Tegar Dan Gravitasi...
BAB III PENUTUP...
3.1. Kesimpulan...
3.2. Saran...
DAFTAR PUSTAKA...
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Konsep keseimbangan benda tegar merupakan pengetahuan dasar yang sangat penting dan mempunyai banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari, khususnya pada bidang teknik.Pemahaman dan perhitungan mengenai gaya-gaya yang bekerja pada benda yang berada dalam keadaan setimbang statis sangat penting, khususnya bagi para ahli teknik (arsitek atau insinyur).Dalam merancang sesuatu, baik gedung, jembatan, kendaraan, dll, para arsitek atau insinyur juga memperhitungkan secara saksama, apakah struktur suatu bangunan, kendaraan, jembatan dll, mampu menahan gaya-gaya yang bekerja padanya sehingga tidak terjadi kesalahan konstruksi pada pembangunan yang mengakibatkan bangunan tersebut mengalami kemiringan maupun ambruk.
1.2. Tujuan Pembuatan Makalah
a. Untuk memahami konsep keseimbangan benda tegar.
b. Untuk mengetahui penerapan keseimbangan benda tegar dalam kehidupan sehari-hari.
c. Memamhami dan menyelesaikan contoh-contoh soal keseimbangan benda tegar.
1.3. Manfaat Pembuatan Makalah
a. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep keseimbangan benda tegar.
b. Mahasiswa mendapatkan wawasan mengenai penerapan keseimbangan benda tegar dalam kehidupan.
c. Mahasiswa mampu menyelesaikan soal-soal terkait keseimbangan benda tegar.
BAB II PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Keseimabangan Benda Tegar Dan Gravitasi
Benda tegar dan gravitasi adalah suatu benda yang bentuknya tidak berubah saat diberi gaya dari luar. Benda dianggap sebagai suatu titik materi yang ukurannya bisa diabaikan. Hal itu berlaku jika benda dimasukkan dalam sistem partikel. Itulah mengapa, semua gaya yang bekerja pada benda tersebut hanya dianggap bekerja pada titik materi yang menyebabkan terjadinya gerak translasi (∑F = 0)
Keseimbangan benda tegar adalah kondisi di mana momentum suatu benda bernilai nol. Artinya, jika awalnya suatu benda diam, benda tersebut akan cenderung untuk diam.
2.2. Syarat-syarat Benda Tegar Dan Gravitasi Syarat pertama keseimbangan benda tegar
Hukum II Newton menyatakan bahwa jika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda (benda dianggap sebagai partikel) tidak sama dengan nol maka benda akan bergerak dengan percepatan konstan di mana arah gerakan benda sama dengan arah resultan gaya. Jika resultan gaya bernilai nol maka benda diam atau benda bergerak dengan kecepatan konstan.
Ketika sebuah benda diam atau bergerak dengan kecepatan konstan, benda tidak mempunyai percepatan (a). Karena percepatan (a) = 0 maka persamaan di atas berubah menjadi :
Persamaan ini dapat diuraikan ke dalam komponennya pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z.
Jika gaya-gaya bekerja pada arah horisontal saja maka digunakan persamaan 1. Jika gaya- gaya bekerja pada arah vertikal saja maka digunakan persamaan 2. Jika gaya-gaya bekerja pada suatu bidang (dua dimensi) maka digunakan persamaan 1 dan 2. Jika gaya-gaya bekerja pada suatu ruang (tiga dimensi) maka digunakan persamaan 1, 2 dan 3.
Gaya merupakan besaran vektor, gaya mempunyai besar dan arah. Dengan mengacu pada koordinat kartesius (sumbu x, y dan z) dan sesuai dengan ketetapan, jika gaya searah dengan sumbu x negatif (ke kiri) atau gaya searah sumbu y negatif (ke bawah) maka gaya bertanda negatif. Sebaliknya jika gaya searah dengan sumbu x positif (ke kanan) atau gaya searah sumbu y positif (ke atas) maka gaya bernilai positif.
Contoh 1.
Keterangan gambar : F = gaya tarik,
fg = gaya gesek, N = gaya normal, w = gaya berat, m = massa,
g = percepatan gravitasi.
Benda sedang diam karena jumlah semua gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol.
Tinjau setiap gaya yang bekerja pada benda. Gaya yang bekerja pada arah horisontal (sumbu x) :
Gaya tarik (F) dan gaya gesek (fg) mempunyai besar yang sama tetapi arahnya berlawanan.
Arah gaya tarik ke kanan atau searah sumbu x positif (gaya bertanda positif), sebaliknya arah gaya gesek ke kiri atau searah sumbu x negatif (bertanda negatif). Karena besar kedua gaya sama (diwakili oleh panjang panah yang sama) dan arah kedua gaya berlawanan maka jumlah kedua gaya ini sama dengan nol. Gaya yang bekerja pada arah vertikal (sumbu y) :
Pada komponen vertikal (sumbu y) terdapat gaya berat (w) dan gaya normal (N). Arah gaya berat tegak lurus menuju pusat bumi atau searah sumbu y negatif (gaya bertanda negatif), sedangkan gaya normal searah sumbu y positif (gaya bertanda positif). Besar kedua gaya ini sama tetapi arahnya berlawanan maka kedua gaya saling melenyapkan. Benda pada contoh di atas sedang diam karena resultan gaya yang bekerja pada benda, baik pada sumbu horisontal maupun sumbu vertikal sama dengan nol.
Contoh 2.
Gaya berat dan gaya normal yang bekerja pada benda ini tidak digambarkan karena kedua gaya ini saling menghilangkan. Jika pada kedua ujung benda dikerjakan gaya F seperti ditunjukan pada gambar. Besar kedua gaya sama tetapi berlawanan arah.Apakah benda akan tetap diam ? Untuk membantumu memahami hal ini, letakan sebuah buku di atas meja. Pada mulanya buku diam karena resultan gaya pada buku bernilai nol. Selanjutnya, kerjakan gaya pada kedua sisi buku, seperti dperlihatkan pada gambar. Jika pada ujung buku dikerjakan gaya yang besar dan arahnya seperti diperlihatkan pada gambar maka hal ini sama saja dengan buku diputar dan tentu saja buku akan berputar atau berotasi. Buku berotasi karena ada momen gaya yang ditimbulkan oleh gaya F. Sumbu rotasi terletak di tengah-tengah buku.
Jika tidak ada gaya gesek yang bekerja pada benda maka resultan momen gaya adalah jumlah
momen gaya yang dihasilkan oleh kedua gaya F. Arah rotasi benda searah dengan putara jarum jam sehingga kedua momen gaya bernilai negatif.
Syarat kedua kesetimbangan benda tegar
Berdasarkan contoh 2 di atas dapat disimpulkan bahwa jika resultan momen gaya pada sebuah benda tidak bernilai nol (benda dianggap sebagai benda tegar) maka benda akan berotasi.
Agar benda tidak berotasi (benda tidak bergerak) maka resultan momen gaya harus bernilai nol. Ketika sebuah benda tidak berotasi maka benda tidak mempunyai percepatan sudut.
Karena percepatan sudut sama dengan nol maka persamaan di atas berubah menjadi :
2.3. Jenis-Jenis Keseimbangan Benda Tegar Dan Gravitasi
Keseimbangan benda tegar secara kondisi objeknya dapat dibagi menjadi beberapa jenis antara lain:
a. Keseimbangan Stabil
Keseimbangan stabil atau mantap adalah keseimbangan yang apabila dipengaruhi gaya akan kembali ke posisi semula, begitu gaya dihilangkan. Gambar berikut menunjukkan sebuah bola yang tergantung bebas pada sebuah tali.
Keseimbangan Stabil Suatu Benda
Jika bola digerakkan atau diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola akan segera kembali ke posisi semula. Kesetimbangan stabil ditandai dengan naiknya kedudukan titik berat benda jika dipengaruhi gaya.
b. Keseimbangan Labil
Keseimbangan labil adalah keseimbangan yang terjadi pada benda yang apabila dipengaruhi gaya tidak kembali ke posisi semula. Gambar berikut menunjukkan sebuah bola yang tergantung di atas tongkat.
Keseimbangan Labil Suatu Benda
Jika bola digerakkan atau diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola tidak akan kembali ke posisi semula. Keseimbangan labil ditandai dengan turunnya kedudukan titik berat benda jika dipengaruhi gaya.
c. Keseimbangan Netral
Keseimbangan netral atau indeferen adalah keseimbangan yang terjadi pada benda yang apabila dipengaruhi gaya akan mengalami perubahan posisi, tetapi tidak mengalami perubahan titik berat. Gambar berikut menunjukkan sebuah bola yang berada pada lantai mendatar.
Keseimbangan Netral Benda
Jika bola diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola akan bergerak dan diam pada posisi yang berbeda. Keseimbangan netral ditandai dengan tidak adanya perubahan (naik atau turunnya) kedudukan titik berat benda.
2.4. Momen Kopel
Momen kopel adalah pasangan gaya yang besarnya sama, tetapi berlawanan arah.
Kopel yang bekerja pada suatu benda akan menyebabkan terbentuknya momen kopel. Secara matematis, momen kopel dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
M = momen kopel (Nm);
F = gaya (N);
d = panjang lengan gaya (m).
Oleh karena memiliki besar dan arah, maka momen kopel termasuk dalam besaran vektor.
Cara termudahnya dengan membuat perjanjian tanda seperti berikut.
Momen kopel bernilai negatif jika berputar searah putaran jarum jam. Momen kopel bernilai positif jika berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Jika beberapa momen kopel bekerja pada suatu bidang, persamaannya menjadi:
Seorang sopir bus selama menjalankan busnya sering memberikan kopel pada stir bus agar jalannya bus dapat teratur. Apakah yang dimaksud kopel? Kopel adalah pasangan dua buah gaya yang sama besar, sejajar dan berlawanan arah. Kopel penyebab sebuah benda berotasi.
Momen kopel merupakan hasil kali vektor antara vektor gaya dan vektor lengan gaya.
2.5 Titik Berat
Titik berat benda merupakan sebuah titik dimana berat keseluruhan benda terpusat pada titik tersebut. Titik ini dapat berada dalam benda atau di sekitar benda itu sendiri.
Dengan kata lain titik berat adalah titik tangkap dari semua gaya yang bekerja.
Titik berat benda muncul pada benda tegar, yang merupakan susunan dari banyak partikel, dimana gaya gravitasi bekerja pada tiap-tiap partikel penyusun benda tersebut.
Sehingga, berat tiap partikel penyusun berkontribusi pada resultan berat benda. Gambar di bawah merupakan ilustrasi dari kontribusi partikel-partikel penyusun benda kepada resultan gaya berat benda tersebut.
Untuk benda yang bersifat homogen (seluruh partikel penyusun benda sifatnya sejenis) dengan bentuk simetris, titik berat benda memiliki letak yang sama dengan titik pusat massa benda seperti yang digambarkan dengan diagram berikut.
Rumus titik berat.
rumus tersebut diatas dapat juga diturunkan seperti pada dibawah ini. Dan untuk benda yang berbentuk dua dimensi dan tiga dimensi
Contoh soal
1. Tentukan titik berat dari dua benda berikut ini !
Pembahasan
Untuk titik berat dari bangun yang pertama, dengan melihat sekilas maka akan dapat ditebak bahwa kordinat titik beratnya itu x,y = (2,1) cm . Namun apabila kita menggunakan rumus yang diatas tadi maka akan diperoleh
Jadi, kordinat yang diperoleh dari rumus diperoleh hasil yang sama yaitu (2,1) cm
2. Selanjutnya mari kita kerjakan gambar bagian kedua. Untuk lebih memudahkan menentukan titik berat dari bangun seperti itu maka dibagi kedalam bagian-bagian yang dapat dengan mudah ditentukan titik beratnya. Untuk contoh ini dibagi kedalam bangun I dan bangun II
Jadi, koordinat dari bangun kedua tersebut adalah (x, y) = (2.33 , 1.67 ) cm
2.6. Torsi
Torsi (twist) atau momen puntir adalah momen yang bekerja terhadap sumbu longitudinal balok/elemen struktur.Torsi dapat terjadi karena adanya beban eksentrik yang bekerja pada balok tersebut.Selain itu,pada umumnya torsi dijumpai pada balok lengkung atau elemen struktur portal pada ruang.
Hubungan antara T (Torsi), F (gaya), dan r (jarak)
Pada kasus-kasus tertentu, pengaruh torsi lebih menentukan dalam perencanaan elemen struktur jika dibandingkan dengan pengaruh beban-beban yang lain, misalnya : torsi pada kantilever (gambar(b)) atau torsi pada kanopi (gambar(d)).
Dalam ilmu fisika torsi di rumuskan dengan T = F x r dimana T (Torsi), F (Gaya), r (jarak).
Yang artinya Gaya dikali dengan jarak yang ditunjukkan dalam satuan Kg.m (Kg/m), Kg.cm (Kg/cm), atau N.m (N/m).
Hubungan antara T (Torsi), F (gaya), dan r (jarak)
Di dalam ilmu fisika, gaya adalah kemampuan dorong atau kemampuan tarik yang dapat menyebabkan sebuah objek dengan massa tertentu untuk bergerak atau berpindah tempat.
Adapun gaya yang bekerja adalah gaya normal (gaya yang tidak dipengaruhi oleh gaya gravitasi maupun gaya gesek).
Besarnya torsi tergantung pada gaya yang dikeluarkan serta jarak antara sumbu putaran dan letak gaya. Mari kita tinjau sebuah batang dengan salah satu ujungnya berupa engsel tetapi masih bisa bergerak memutar. Misalnya ujung yang dipatri adalah ujung yang kita letakan di titik (0,0,0) dan ujung satunya merupakan ujung yang bebas adalah ujung satunya. Batang kita letakan pada sumbu x. Pada benda dengan salah satu ujungnya berupa engsel sehingga tidak dapat bertranslasi tapi bisa berotasi. Diberi gaya dengan berbagai arah. Ditunjukkan juga skema gaya dan posisinya sebagai berikut.
a arah r sejajar dengan arah F, b arah r tegak lurus dengan arah F, c arah r membentuk sudut θ terhadap F.
Jika gaya yang kita berikan sejajar dengan arah batang ternyata batang tidak berotasi. Kita dapat melihat skema pada pada gambar a diatas. Jika arah gaya tegak lurus maka batang akan berotasi. Seperti yang ditunjukkan gambar b diatas.
Bagaimana kalau gaya membentuk sudut θ yang besarnya sembarang dengan batang? Jika gaya membentuk sudut sembarang terhadap batang, benda akan berotasi tetapi percepatan sudut yang dihasilkan akan berbeda dengan jika sudutnya tegak lurus. Hal itu ditunjukkan pada gambar c diatas. Perhatikanlah arah putaran akan barlawanan bila gaya yang diberikan berlawanan arah.
Torsi disebut juga momen gaya dan merupakan besaran vektor. Torsi adalah hasil per silang antara vektor posisi r dengan gaya F, dapat dituliskan
besarnya torsi adalah :
Pada batang di atas vektor r adalah vektor yang berawal di ujung batang yang dipatri dan berujung atau berarah di ujung yang lainnya. Bila gaya tegak lurus maka θ = 90 sehingga nilai sin θ = 1. Torsi yang dilakukan pada batang maksimal. Bila sejajar dengan , maka nilai sin θ = 0 sehingga besarnya torsi 0 dan batang tidak berotasi. Besar torsi dapat kita tuliskan sebagai :
dengan l =r sin θ 2.7. Arah Torsi
Ada dua cara yang bisa kita gunakan sebagai acuan untuk menentukan arah dari torsi atau momen gaya, yakni kaidah tangan kanan dan putaran sekerup. Sekarang perhatikan gambar di bawah ini.
Untuk kaidah tangan kanan (gambar (a)), arah jari - jari yang digenggam merupakan arah lengan gaya, dan putaran jari merupakan arah gaya. Arah yang ditunjukkan oleh ibu jari
merupakan arah momen gaya. Jika momen gaya mengarah ke atas maka momen gayanya bertanda positif, sedangkan jika momen gaya mengarah ke bawah maka momen gayanya bertanda negatif. Jika mengarah menjauhi pembaca maka momen gayanya bertanda negatif dan jika mengarah mendekati pembaca maka momen gayanya bertanda positif. Bagaimana jika arahnya rotasinya searah dengan putaran jarum jam atau sebaliknya?
Dengan menggunakan aturan tangan kanan kita juga bisa menentukan arah dari torsi tersebut.
Misalkan kita membuat rotasi dari benda atau objek searah dengan putaran jarum jam maka ibu jari kita akan mengarah menjauhi dari pembaca maka tanda torsinya negatif, sedangkan jika arah putarannya berlawanan jarum jam maka ibu jari kita akan mengarah pembaca maka torsinya bertanda positif.
Selain dengan menggunakan kaidah atau aturan tangan kanan, untuk menentukan arah torsi dapat kita gunakan aturan sekrup, seperti gambar (b). Jika putaran sekerupnya menyebabkan sekerup mengarah menjauhi pembaca atau menuju ke dalam maka torsinya akan bertanda negatif, sedangkan jika putaran sekerup menyebabkan sekerup mengarah pembaca atau keluar maka torsinya akan bertanda positif. Sekarang kita akan menentukan arah torsi yang arah putarannya serah jarum jam. Hal ini dapat kita contohkan pada saat memasang sekerup di tembok atau di dinding. Jika kita ingin memasukan sekerup ke tembok atau dinding maka putaran sekerup harus searah jarum jam. Jika ingin melepaskan sekerup di dinding atau tembok maka sekerup tersebut harus diputar berlawanan dengan arah putaran jarum jam.
2.8. Penerapan Keseimbangan Benda Tegar Dalam Kehidupan a. Pemain Akrobat
Pemain akrobat yang berjalan diatas tali dengan membawa tongkat yang panjang.
Pemain ini memegang tongkat tepat di tengah-tengah. Akibatnya, gaya berat tongkat tongkat pada setiap sisi sama besar. Gaya ini menimbulkan momen gaya pada sumbu putar (Tubuh pemain akrobat) sama besar dengan arah berlawanan sehingga terjadi keseimbangan rotasi.
Ini menyebabkan pemain lebih mudah berjalan diatas tali.
b. Menara Pisa
Menara Pisa yang miring masih tetap berdiri selama berabad-abad walaupun dalam keadaan miring. Mengapa menara tersebut tidak jatuh? Garis yang di tarik dari pusat massa menara masih jatuh pada alasnya sehingga menara berada dalam keadaan stabil (seimbang).
c. Petani Memikul Keranjang Buah
Petani memikul keranjang buah yang dihubungkan dengan sebuah bambu. Akibatnya gaya berat bambu pada setiap sisi sama besar. Gaya ini menimbulkan momen gaya pada sumbu putar (Tubuh petani) sama besar dengan arah berlawanan sehingga terjadi keseimbangan rotasi. Ini menyebabkan petani lebih mudah membawa keranjangnya.
d. Jembatan Lengkung
Jembatan lengkung adalah jembatan yang konstruksinya berbentuk busur setengah lingkaran dan memiliki struktur ringan dan terbuka. Rentang maksimum yang dapat dicapai oleh jembatan ini adalah sekitar 900m. Pada jembatan lengkung ini berat jembatan serta beban yang ditanggung oleh jembatan (dari kendaraan dan orang yang melaluinya) merupakan gaya-gaya yang saling berpasangan membentuk tekanan. Oleh karena itu, selain menggunakan baja jembatan jenis ini dapat menggunakan batuan-batuan sebagai material pembangunnya. Desain busur jembatan menghasilkan sebuah gaya yang mengarah ke dalam dan ke luar pada dasar lengkungan busur
e. Pada Lampu Lalu Lintas
Lampu lalu lintas termasuk dalam benda tegar karena pengaruh gaya dan torsi sama dengan nol. Hal itu dapat di buktikan dari gambar berikut ini. Yakni gaya berat dari W1 dan W0 disamakan oleh gaya dari fs dan gaya T (tegang tali). Gaya W1 dan W0¨ yang arahnya ke bawah searah jarum jam (CW) disamakan oleh gaya fs dan gaya T yang arahnya keatas berlawanan jarum jam ( CCW ).
f. Jembatan Gantung
Jembatan gantung adalah jenis konstruksi jembatan yang menggunakan kabel-kabel baja sebagai penggantungnya, dan terentang di antara menara-menara. Setiap ujung kabel-kabel penggantung tersebut ditanamkan pada jangkar yang tertanam di pinggiran pantai. Jembatan gantung menyangga bebannya dengan cara menyalurkan beban tersebut (dalam bentuk tekanan oleh gaya-gaya) melalui kabelkabel baja menuju menara penyangga. Kemudian, gaya tekan tersebut diteruskan oleh menara penyangga ke tanah. Jembatan gantung ini memiliki perbandingan antara kekuatan terhadap berat jembatan yang paling besar, jika dibandingkan dengan jenis jembatan lainnya. Oleh karena itu, jembatan gantung dapat dibuat lebih panjang, seperti Jembatan Akashi-Kaikyo di Jepang yang memiliki panjang rentang antarmenara 1780 m.
Dalam benda tegar, ukuran benda tidak diabaikan. Sehingga gaya-gaya yang bekerja pada benda hanya mungkin menyebabkan gerak translasi dan rotasi terhadap suatu poros. Pada benda tegar di kenal titik berat.
g. Pada Layar LCD Gantung
Syarat suatu benda berada dalam keadaan setimbang adalah jika jumlah momen gaya atau torsi sama dengan nol. Sama halnya dengan layar lcd gantung, Momen gaya atau torsi dilambangkan dengan simbol τ (baca: Tau) dengan satuan Nm (baca: Newton meter). Torsi adalah tenaga putar, yaitu kemampuan gaya F untuk memutar benda pada poros sejauh R.
Keseimbangan artinya keadaan benda tidak ada gaya atau torsi yang bekerja atau resultannya nol. Benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan karena pengaruh gaya dan torsi.
2.9. Contoh – Contoh Soal Keseimbangan Benda Tegar
a.
Tentukan titik berat bangun diatas Penyelesaian :
Jika diuraikan maka gambar bangunnya menjadi seperti berikut
berdasarkan rumus titik berat, diperoleh :
Jadi , koordinat titik berat bangun tersebut adalah (2,45:3,27)
a. Sebuah batang homogen AC dengan panjang 4 cm dan massanya 50 kg. Pada ujung C digantung beban yang massanya 20 kg. Batang ditahan oleh tali T sehingga sistem seimbang. Jika jarak BC= 1m, maka hitunglah tegangan tali T!
Penyelesaian :
Berlaku syarat keseimbangan benda tegar, yaitu :
Jadi, tegangan yang bekerja pada tali adalah 1200 N
b. Pada sistem keseimbangan benda seperti pada gambar di samping, panjang AB = 80 cm, AC = 60 cm, dan berat 18 N. Jika ujung batang digantungkan beban 3 N, maka tegangan pada tali adalah
Penyelesaian : Στ = 0
T . Sin θ .r = Wbatang. r + Wbeban . r T . 0,6 . 0,8 = 18 . 0,4 + 30 . 0,8 T . 0, 48 = 31,2
T = 65 N
Jadi, tegangan tali pada sistem tersebut adalah 65 N
c. Suatu sistem dirangkai seperti gambar di samping. Jika sistem dalam keadaan seimbang, maka besarnya gaya F adalah
d. Batang homogen 100N dipakai sebagai tuas. Lihat gambar dibawah. Dimanakah harus dipasang penyangga agar beban 500N pada ujung yang satu dapat diimbangi dengan beban 200N pada ujung yang lain? Carilah beban pada penyangga.
W = 100N F1 = 500N F2 = 200N
Penyelesaian :
∑τ = 0
x 200 sin (900) + (x-L/2) 100 sin (900) – (L-x) 500 sin (900) = 0 200x + 100x – 50L – 500L + 500x = 0
x = 0.69L dari ujung kiri Beban S yang menekan pada penyangga dapat dihitung dengan persamaan :
∑Fy = 0
S-200N – 100N – 500N = 0 S = 800N
BAB III PENUTUP
3.1. Kesimpulan
a. Pengertian Keseimbangan Benda Tegar benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan karena pengaruh gaya dan torsi.
b. Syarat-syarat Benda Tegar yang pertama total gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol dan yang kedua total momen gaya (torsi) sama dengan nol. Adapun jenis-jenis keseimbangan benda tegar, yaitu keseimbangan stabil keseimbangan stabil atau mantap, keseimbangan labil keseimbangan, keseimbangan netral atau indeferen.
c. Titik berat benda muncul pada benda tegar, yang merupakan susunan dari banyak partikel, dimana gaya gravitasi bekerja pada tiap-tiap partikel penyusun benda tersebut.
d. Torsi Torsi (twist) atau momen puntir adalah momen yang bekerja terhadap sumbu longitudinal balok/elemen struktur.Torsi dapat terjadi karena adanya beban eksentrik yang bekerja pada balok tersebut.Selain itu,pada umumnya torsi dijumpai pada balok lengkung atau elemen struktur portal pada ruang.
e. Pada kasus-kasus tertentu, pengaruh torsi lebih menentukan dalam perencanaan elemen struktur jika dibandingkan dengan pengaruh beban-beban yang lain Dalam ilmu fisika torsi di rumuskan dengan T = F x r dimana T (Torsi), F (Gaya), r (jarak).
f. Arah Torsi Ada dua cara yang bisa kita gunakan sebagai acuan untuk menentukan arah dari torsi atau momen gaya, yakni kaidah tangan kanan dan putaran sekerup. Jika momen gaya mengarah ke atas maka momen gayanya bertanda positif, sedangkan jika momen gaya mengarah ke bawah maka momen gayanya bertanda negatif.
g.
Penerapan kesetimbangan benda tegar dalam kehidupan sehari-hari cukup banyak ditemui seperti pemain akrobat, petani memikul keranjang buah, layar LCD gantung.3.2. Saran
Makalah ini bisa menjadi referensi untuk para pengajar dan pelajar sebagai bahan pembelajaran mengenai materi kesetimbangan benda tegar. Makalah ini belum cukup
lengkap dari segi pembahasannya. Namun untuk latihan soal mungkin bisa mencari referensi lain yang lebih lengkap.
DAFTAR PUSTAKA
Alexander San Lohat, S. (n.d.). Contoh soal keseimbangan benda tegar. Retrieved from gurumuda.net: https://gurumuda.net/contoh-soal-kesetimbangan-benda-tegar.htm Alexsander San Lohat, S. (n.d.). Syarat keseimbangan benda tegar. Retrieved from gurumuda.net:
https://gurumuda.net/syarat-kesetimbangan-benda-tegar.htm
Bagus. (2021, September 6). Keseimbangan Benda Tegar: Jenis, Rumus, Soal. Retrieved from Rumus
Pintar: https://rumuspintar.com/kesetimbangan-benda-tegar/
Ghani, A. (2021, June 19). Keseimbangan Benda Tegar. Retrieved from Rumus Bilangan:
https://rumusbilangan.com/kesetimbangan-benda-tegar/
Hidayat. (2013, Januari). Momen Kopel – Penjelasan dan Rumus. Retrieved from bloqspot:
http://cpengertian.blogspot.com/2013/01/momen-kopel-penjelasan-dan-rumus.html?
m=1
Jenis-Jenis Keseimbangan pada Benda (Stabil, Labil dan Netral) . (20115, Desember 12).
Retrieved
from sainsmini: https://sainsmini.blogspot.com/2015/12/jenis-jenis-kesetimbangan- pada benda.html
Keseimbangan Benda Tegar – Fisika Kelas 11 – Pengertian, Syarat, dan Contoh Soal. (n.d.).
Retrieved
from Quipper Bloq: https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/keseimbangan- bendategar-fisika-kelas-11
Keseimbangan Benda Tegar: Prinsip, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasannya. (n.d.).
Retrieved
from Saintif: https://saintif.com/kesetimbangan-benda-tegar/
novitasari, m. (2021, june 22). Penerapan Konsep Kesetimbangan Benda Tegar Dalam Kehidupan
Sehari-Hari. Retrieved from sciencenews:
https://sains.1001tutorial.com/2021/06/22/penerapan-konsep-kesetimbangan- bendategar-dalam-kehidupan-sehari-hari/
Nur Aini, S. P. (n.d.). Titik Berat Benda: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal. Retrieved from
HaloEdukasi: https://haloedukasi.com/titik-berat-benda
Pengantar Kesetimbangan Benda Tegar. (2012, January 26). Retrieved from Blog Pembelajaran Fisika
SMADDA:http://fisikasmadda-sby.blogspot.com/2012/01/pengantar- kesetimbanganbenda-tegar.html?m=1
Putri, K. (n.d.). Beberapa Contoh Aplikasi Keseimbangan Statis Benda Tegar Dalam Kehidupan Sehari.
Retrieved from Scribd: https://www.scribd.com/document/438612409/Beberapa- contohaplikasi-keseimbangan-statis-benda-tegar-dalam-kehidupan-sehar
Titik Berat Benda Homogen. (n.d.). Retrieved from zenius:
https://www.zenius.net/prologmateri/fisika/a/453/titik-berat-benda-homogen
