Soal Dan Penyelesaian Keseimbangan Benda Tegar
Cara Pintar Cepat Pintar Fisika - Kesetimbangan benda tegar.
Kesetimbangan benda tegar yaitu kondisi dimana suatu benda berada dalam keseimbangan rotasi (artinya benda tersebut tidak mengalami rotasi / pergerakan). Benda tegar yaitu istilah yang sering dipakai dalam dunia Fisika untuk menyatakan suatu benda yang tidak akan berubah bentuknya sesudah diberikan suatu gaya pada benda itu.
Banyak yang mengatakan, soal keseimbangan benda tegar yaitu bab tersulit dalam fisika, alasannya yaitu beda gambar soal, beda cara menyelesaikannya. Itu yaitu anggapan yang tidak tepat, alasannya yaitu konsep benda tegar hanya mengikuti dua syarat, antara lain:
1. Resultan gaya terhadap suatu titik sembarang sama dengan nol.
Berikut ini beberapa teladan soal dan pembahasan mengenai keseimbangan benda tegar.
1.Sebuah balok bermassa 5 kg diletakkan diatas papan kayu yang bermassa 10 kg. Papan tersebut bertumpu pada kaki A dan C. Jika jarak beban dari kaki A sejauh 1 m dan panjang papan kayu 5 m, maka hitunglah gaya yang dialami oleh kaki A!
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Perhatikan gambar di berikut ini...
Gaya normal pada kaki A ( NA )
Dengan kesepakatan: searah jarum jam POSITIP dan belawanan arah jarum jam NEGATIP, maka:
$\small \Sigma \tau _{C}=0 \\N_{A}(AC)=W_{b}(BC)+W_{p}(OC)\\\\N_{A}(5)=50(4)+100(2,5)\\\\5N_{A}=450\\\\N_{A}=90N$
2.Pada gambar berikut batang AB beratnya 100 N.
Jika sistem dalam keadaan seimbang, berat beban w yaitu ...
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Sistem dalam keadaan seimbang (∑τ = 0) maka:
$\small \Sigma \tau _{O}=0\\T(OB)=W_{t}(OP)\\\\W(2)=100(0,75)\\\\W=37,5N$
3. Sebuah batang homogen AB dengan panjang 40 cm dan berat 10 N. Pada ujung batang digantung beban seberat 20 N, batang ditahan oleh tali T sehingga sistem seimbang menyerupai pada gambar. Jika sudut yang dibuat oleh tali T dengan batang yaitu 37°, maka besar tegangan tali T adalah!
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
$\small \Sigma \tau _{A}=0 \\W_{B}(AB)+W_{b}(AO)=T\sin 37^{o}(AB)\\\\20(0,4)+10(0,2)=T(0,6)(0,4)\\T=41,67N$
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\small \\T=\frac{W_{Bbn}+\frac{1}{2}W_{btg}}{\sin \theta }\\\\T=\frac{20+\frac{1}{2}.10}{\sin 37 }\\\\T=\frac{25}{0,75}\\T=41,67N\]
4. Sebuah batang homogen AC dengan panjang panjang 4 m dan massanya 50 kg. Pada ujung C digantungkan beban yang massanya 20 kg. Batang ditahan oleh tali T sehingga sistem seimbang. Jika jarak BC 1 m, maka hitunglah tegangan tali T!
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Perhatikan gambar:
$\small \Sigma \tau _{A}=0 \\W_{B}(AC)+W_{b}(AO)=T\sin 30^{o}(AB)\\\\200(4)+500(2)=T(0,5)(3)\\T=1200N$
5. Sebuah benda bermassa 4 kg digantung dengan memakai tali dengan teknik gantungan menyerupai pada gambar. Tali pertama dan tali kedua diikatkan pada dinding atas sehinga keadaan benda setimbang, maka besar tegangan tali pertama dan tali kedua adalah..
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Kesetimbangan benda tegar yaitu kondisi dimana suatu benda berada dalam keseimbangan rotasi (artinya benda tersebut tidak mengalami rotasi / pergerakan). Benda tegar yaitu istilah yang sering dipakai dalam dunia Fisika untuk menyatakan suatu benda yang tidak akan berubah bentuknya sesudah diberikan suatu gaya pada benda itu.
Banyak yang mengatakan, soal keseimbangan benda tegar yaitu bab tersulit dalam fisika, alasannya yaitu beda gambar soal, beda cara menyelesaikannya. Itu yaitu anggapan yang tidak tepat, alasannya yaitu konsep benda tegar hanya mengikuti dua syarat, antara lain:
1. Resultan gaya terhadap suatu titik sembarang sama dengan nol.
ΣF = 0
2. Resultan momen gaya harus bernilai nol Στ = 0
Berikut ini beberapa teladan soal dan pembahasan mengenai keseimbangan benda tegar.
Perhatikan gambar di berikut ini...
Dengan kesepakatan: searah jarum jam POSITIP dan belawanan arah jarum jam NEGATIP, maka:
$\small \Sigma \tau _{C}=0 \\N_{A}(AC)=W_{b}(BC)+W_{p}(OC)\\\\N_{A}(5)=50(4)+100(2,5)\\\\5N_{A}=450\\\\N_{A}=90N$
2.Pada gambar berikut batang AB beratnya 100 N.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Sistem dalam keadaan seimbang (∑τ = 0) maka:
$\small \Sigma \tau _{O}=0\\T(OB)=W_{t}(OP)\\\\W(2)=100(0,75)\\\\W=37,5N$
3. Sebuah batang homogen AB dengan panjang 40 cm dan berat 10 N. Pada ujung batang digantung beban seberat 20 N, batang ditahan oleh tali T sehingga sistem seimbang menyerupai pada gambar. Jika sudut yang dibuat oleh tali T dengan batang yaitu 37°, maka besar tegangan tali T adalah!
$\small \Sigma \tau _{A}=0 \\W_{B}(AB)+W_{b}(AO)=T\sin 37^{o}(AB)\\\\20(0,4)+10(0,2)=T(0,6)(0,4)\\T=41,67N$
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\small \\T=\frac{W_{Bbn}+\frac{1}{2}W_{btg}}{\sin \theta }\\\\T=\frac{20+\frac{1}{2}.10}{\sin 37 }\\\\T=\frac{25}{0,75}\\T=41,67N\]
4. Sebuah batang homogen AC dengan panjang panjang 4 m dan massanya 50 kg. Pada ujung C digantungkan beban yang massanya 20 kg. Batang ditahan oleh tali T sehingga sistem seimbang. Jika jarak BC 1 m, maka hitunglah tegangan tali T!
Perhatikan gambar:
$\small \Sigma \tau _{A}=0 \\W_{B}(AC)+W_{b}(AO)=T\sin 30^{o}(AB)\\\\200(4)+500(2)=T(0,5)(3)\\T=1200N$
5. Sebuah benda bermassa 4 kg digantung dengan memakai tali dengan teknik gantungan menyerupai pada gambar. Tali pertama dan tali kedua diikatkan pada dinding atas sehinga keadaan benda setimbang, maka besar tegangan tali pertama dan tali kedua adalah..
Analisa gaya pada soal sbb:
$\small \\T_{1}\cos 60=T_{2}\cos 30\\\\T_{1}(0,5)=T_{2}(0,5\sqrt{3})\\\\T_{1}=T_{2}\sqrt{3}.......(1)
$Jumlah gaya pada sumbu y = nol:
ΣFy = 0
$\small \\T_{1}\sin 60+T_{2}\sin 30=W\\\\T_{1}(0,5\sqrt{3})+T_{2}(0,5)=40\\\\T_{1}(\sqrt{3})+T_{2}=80.......(2)$Substitusi persamaan (1) ke (2) diperoleh:
$\small \\T_{2}\sqrt{3}(\sqrt{3})+T_{2}=80\\\\4T_{2}=80\\\\ T_{2}=20N\\\\T_{1}=\sqrt{3}T_{2}\\\\T_{1}=20\sqrt{3}N$
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\small \\T_{1}=W\sin 60\\T_{1}=40(0,5\sqrt{3})\\T_{1}=20\sqrt{3}N\\\\\\T_{2}=W\sin 30\\T_{2}=40(0,5)\\T_{2}=20N\]
6.Sebuah tangga sepanjang L meter dengan berat 400 N disandarkan pada dinding licin dan lantai bergairah menyerupai gambar. Jika tangga sempurna akan tergelincir saat sudut tangga dengan lantai 53o maka hitunglah koefisien goresan antara lantai dan tangga!
Jumlah gaya pada sumbu x = nol:
ΣFx = 0$\small \\T_{1}\cos 60=T_{2}\cos 30\\\\T_{1}(0,5)=T_{2}(0,5\sqrt{3})\\\\T_{1}=T_{2}\sqrt{3}.......(1)
$Jumlah gaya pada sumbu y = nol:
ΣFy = 0
$\small \\T_{1}\sin 60+T_{2}\sin 30=W\\\\T_{1}(0,5\sqrt{3})+T_{2}(0,5)=40\\\\T_{1}(\sqrt{3})+T_{2}=80.......(2)$Substitusi persamaan (1) ke (2) diperoleh:
$\small \\T_{2}\sqrt{3}(\sqrt{3})+T_{2}=80\\\\4T_{2}=80\\\\ T_{2}=20N\\\\T_{1}=\sqrt{3}T_{2}\\\\T_{1}=20\sqrt{3}N$
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\small \\T_{1}=W\sin 60\\T_{1}=40(0,5\sqrt{3})\\T_{1}=20\sqrt{3}N\\\\\\T_{2}=W\sin 30\\T_{2}=40(0,5)\\T_{2}=20N\]
6.Sebuah tangga sepanjang L meter dengan berat 400 N disandarkan pada dinding licin dan lantai bergairah menyerupai gambar. Jika tangga sempurna akan tergelincir saat sudut tangga dengan lantai 53o maka hitunglah koefisien goresan antara lantai dan tangga!
Jumlah gaya pada sumbu x = nol: ΣFx = 0
$\small \\\sum F_{x}=0\\N_{B}=f_{A}=\mu _{A}N_{A}.....(1)$
Jumlah gaya pada sumbu y = nol: ΣFy = 0
$\small \\N_{A}=W_{t}=400N.....(2)$
Dari persamaan (1) dan (2) diperoleh:
$\small \\N_{B}=\mu _{A}N_{A}=400\mu _{A}$
Jumlah torsi di A = nol: ΣτA = 0
$\small \\N_{B}\sin \theta (AB)=W_{t}\cos \theta (AO)\\\\400\mu _{A}(0,8) (L)=400(0,6)(0,5L)\\\\\mu _{A}=\frac{3}{8}=0,375$
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\small \\\mu _{A}=\frac{1}{2\tan 53^{^{0}}}\\\\\mu _{A}=\frac{1}{2x\frac{4}{3}}\\\\\mu _{A}=\frac{3}{8}\]
Sumber http://carafisika.blogspot.com
$\small \\N_{B}=\mu _{A}N_{A}=400\mu _{A}$
Jumlah torsi di A = nol: ΣτA = 0
$\small \\N_{B}\sin \theta (AB)=W_{t}\cos \theta (AO)\\\\400\mu _{A}(0,8) (L)=400(0,6)(0,5L)\\\\\mu _{A}=\frac{3}{8}=0,375$
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
\[\small \\\mu _{A}=\frac{1}{2\tan 53^{^{0}}}\\\\\mu _{A}=\frac{1}{2x\frac{4}{3}}\\\\\mu _{A}=\frac{3}{8}\]
0 Response to "Soal Dan Penyelesaian Keseimbangan Benda Tegar"
Posting Komentar