MEKANIKA TEKNIK KESEIMBANGAN GAYA
Disusun Oleh:
Kelompok A
Mochamad Aji Chalid Hidayatullah (202145500270) Rizal Afandi (202145500014)
Pretty Aldamira (202145500065) Aditya K (202345500149)
PROGRAM STUDI ARSITEKTUR FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI
2024
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan judul "Keseimbangan Gaya".
Makalah ini disusun sebagai salah satu tugas dalam mata kuliah Mekanika Struktur untuk memperdalam pemahaman tentang konsep beban dan gaya yang berpengaruh dalam perancangan dan analisis struktur bangunan.
Makalah ini membahas secara mendalam mengenai berbagai jenis beban yang bekerja pada suatu struktur, seperti beban mati, beban hidup, serta gaya-gaya internal dan eksternal yang dapat mempengaruhi stabilitas bangunan. Dalam penyusunan makalah ini, penulis menyadari adanya kekurangan dan keterbatasan, baik dari segi penyampaian materi maupun isi. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk menyempurnakan karya ini di masa mendatang.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan dan bantuan selama proses penyusunan makalah ini, baik berupa moral maupun materi. Semoga makalah ini bermanfaat bagi para pembaca dan dapat memberikan wawasan yang lebih luas mengenai topik yang dibahas.
Penyusun
September 2024
DAFTAR ISI
BAB I ... 4
PENDAHULUAN ... 4
1. Latar Belakang ... 4
2. Tujuan ... 4
BAB II ... 5
PEMBAHASAN ... 5
1. Pendahuluan ... 5
2. Definisi Keseimbangan Gaya ... 6
3. Macam-macam Keseimbangan Gaya ... 6
4. Pertimbangan Desain Struktur ... 7
5. Dampak Keseimbangan Gaya pada Struktur ... 7
BAB III ... 8
PENUTUP ... 8
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Statistik sebagian besar berbicara tentang kondisi gaya yang diperlukan dan cukup untuk mempertahankan kesetimbangan struktur teknik. Dalam statika, keseimbangan ini harus dikuasai sepenuhnya karena merupakan komponen yang paling penting. Dalam penerapan prinsip kesetimbangan, konsep yang dikembangkan seperti gaya, momen, kopel, dan hasil digunakan. Metode ini sangat penting untuk keberhasilan penguasaan statika.
Ukuran benda tegar tidak diabaikan. Oleh karena itu, gaya-gaya yang bekerja pada benda hanya dapat menghasilkan gerak translasi dan rotasi terhadap suatu poros. Titik berat pada benda-benda tegar dikenal.
2. Tujuan
1. Mengetahui apa itu keseimbangan gaya
2. Mengetahui macam macam keseimbangan gaya dan petimbangannya
BAB II PEMBAHASAN
1. Pendahuluan
Dalam cabang ilmu fisika kita mengenal MEKANIKA. Mekanika ini dibagi dalam 3 cabang ilmu yaitu:
a. Kinematika
Kinematika adalah bidang mekanika klasik yang tidak mempersoalkan gaya penyebab gerakan tetapi membahas gerak benda dan sistem benda. Studi tentang karakteristik gerak partikel disebut kinematika partikel. Vektor koordinat dari awal titik acuan ke partikel menunjukkan posisinya. Sebagai contoh, anggaplah ada sebuah menara setinggi lima puluh meter di sebelah selatan rumah anda. Titik acuannya adalah rumah anda, dan sumbu-x dan y mengarah ke timur dan utara, sehingga vektor koordinat menara adalah r=(0, -50, 0), dan vektor koordinat di puncak menara adalah r=(0, -50, 50).
Dalam bentuk 3 dimensi, posisi titik P dapat dituliskan sebagai
dengan xP, yP, dan zP adalah koordinat Kartesian dan i, j dan k adalah unit vektor yang mengikuti sumbu x, y, dan z. Besar dari vektor posisi |P| adalah jarak antara titik P dengan titik acuan, dapat dituliskan sebagai:
Trajektori dari sebuah partikel adalah fungsi vektor terhadap waktu, P(t), yang mendefinisikan kurva yang dibentuk dari partikel yang bergerak, yang akan memberikan persamaan
dengan koordinatxP, yP, dan zP masing-masing adalah fungsi waktu.
b. Dinamika
Aspek fisika (terutama mekanika klasik) yang mempelajari gaya, torsi, dan dampaknya pada gerak dikenal sebagai dinamika. Kinematika adalah kebalikan dari
dinamika, yang mempelajari bagaimana suatu objek bergerak tanpa memperhatikan faktor penyebabnya.
Secara umum, para peneliti yang berfokus pada dinamika akan mempelajari bagaimana sistem fisik berubah dan apa yang menyebabkan mereka berubah. Isaac Newton menciptakan hukum fisika, yang membantu fisika dinamika berkembang.
Hukum kedua gerak Newton sangat terkait dengan dinamika. Namun demikian, ketiga hukumnya tetap berhubungan satu sama lain.
c. Statika
Statika adalah salah satu cabang dari mekanika teknik yang berkaitan dengan analisis gaya-gaya yang bekerja pada suatu sistem yang diam/statis dan setimbang.
Gaya-gaya yang dimaksud disini pada umumnya termasuk gaya itu sendiri dan juga momen.
2. Definisi Keseimbangan Gaya
Keseimbangan gaya terjadi ketika total gaya yang bekerja pada suatu objek sama dengan nol, sehingga objek tersebut tidak mengalami percepatan atau deformasi. Dalam konteks bangunan dan struktur, keseimbangan gaya berarti semua gaya yang bekerja (seperti beban mati, beban hidup, dan beban angin) saling meniadakan, menjaga stabilitas struktur.
3. Macam-macam Keseimbangan Gaya
Keseimbangan gaya pada bangunan dan struktur dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
a. Keseimbangan Stabil, yaitu struktur kembali ke posisi awal setelah terganggu.
Contohnya adalah pondasi bangunan yang kuat yang membuat struktur kembali ke posisi semula setelah goncangan kecil.
b. Keseimbangan Tidak Stabil, adalah struktur cenderung bergerak lebih jauh dari posisi awal setelah terganggu. Misalnya, struktur bangunan yang miring atau pondasi yang tidak stabil.
c. Keseimbangan Netral, merupakan struktur tetap pada posisi baru setelah terganggu tanpa ada upaya untuk kembali ke posisi awal. Contohnya adalah objek yang terguling di permukaan datar tanpa pengaruh gaya luar.
4. Pertimbangan Desain Struktur
Dalam mendesain bangunan dan struktur, insinyur harus mempertimbangkan keseimbangan gaya untuk memastikan bahwa struktur dapat menahan semua gaya yang bekerja. Beberapa aspek yang perlu diperhatikan adalah:
a. Beban Vertikal (Beban Mati dan Beban Hidup): Harus memastikan struktur dapat mendukung berat sendiri dan beban tambahan dari pengguna.
b. Beban Lateral (Angin, Gempa): Harus dirancang untuk menahan gaya horizontal yang bekerja akibat angin atau gempa.
c. Titik Tumpu dan Penyokong: Perencanaan penempatan tumpuan dan penyokong agar keseimbangan tercapai.
d. Material: Pemilihan material yang sesuai untuk memastikan gaya-gaya yang bekerja dapat tertahan dengan baik.
5. Dampak Keseimbangan Gaya pada Struktur
Dampak keseimbangan gaya pada struktur dapat dibagi menjadi dampak positif dan negatif, tergantung pada bagaimana keseimbangan tersebut dicapai.
a. Dampak Positif
- Stabilitas: Struktur tetap berdiri kokoh dan tidak mengalami deformasi atau keruntuhan.
- Keamanan: Penghuni atau pengguna struktur terlindungi dari bahaya runtuhnya bangunan.
- Ketahanan Jangka Panjang: Struktur dapat bertahan dalam waktu lama tanpa perlu perbaikan besar.
- Dampak Negatif (jika keseimbangan gaya tidak tercapai):
b. Dampak Negatif
- Keruntuhan: Struktur bisa runtuh jika gaya-gaya yang bekerja tidak seimbang.
- Deformasi: Struktur bisa melengkung atau miring akibat gaya yang tidak seimbang.
- Kerusakan Material: Material bisa rusak atau retak jika gaya bekerja terlalu kuat di salah satu area.
- Kegagalan Sistem Tumpuan: Titik tumpuan bisa lepas atau bergeser jika beban tidak terdistribusi dengan baik.
BAB III PENUTUP
a. Kesimpulan
Keseimbangan gaya (hukum kesetimbangan gaya) adalah bahwa suatu benda akan berada dalam keadaan seimbang jika jumlah semua gaya yang bekerja padanya sama dengan nol. Ini berarti gaya-gaya yang bekerja pada suatu objek tidak menyebabkan percepatan atau perubahan gerak, sehingga benda tersebut tetap dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan. Keseimbangan gaya dapat dibagi menjadi dua:
Keseimbangan translasi: Jumlah gaya-gaya yang bekerja pada benda di semua arah (horizontal dan vertikal) harus sama dengan nol.
Keseimbangan rotasi: Jumlah momen gaya (torque) yang bekerja pada benda harus nol, sehingga tidak ada rotasi atau perubahan dalam rotasi benda.
