Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar dan Pembahasan Terlengkap

Apakah anda pernah mendengar mengenai benda tegar sebelum nya ? benda tegar merupakan istilah yang biasa nya digunakan dalam pembahasan di dunia fisika. Maksud dari istilah ini yaitu mengatakan bahwa benda tidak akan mengalami perubahan bentuk meskipun telah diberikan gaya pada benda tersebut. Sementara itu, keseimbangan benda tegar merupakan salah satu kondisi dimana benda tidak mengalami perubahan pergerakan dan benda tersebut berada dalam titik tegar dan berada dalam kesembangan rotasi ( benda tidak bergerak ).

Syarat terjadinya kesetimbangan Benda Tegar :
1. Resultan gaya terhadap suatu titik sembarang sama dengan nol. 
ΣF = 0

2. Resultan momen gaya harus bernilai nol
Στ = 0

Untuk membantu anda memahami pembahasan yang satu ini, terdapat beberapa contoh soal yang membahas mengenai perhitungan benda tegar untuk anda agar bisa memahami dan mempelajari mengenai penghitungan benda tegar dengan cepat. Yuk simak beberapa contoh soal mengenai penghitungan benda tegar dengan cepat yang ada di bawah ini.



Contoh Soal I

Pada gambar berikut batang AB beratnya 100 N.


Jika sistem dalam keadaan seimbang, berat beban w adalah ...
Pembahasan:


Diketahui:

Panjang batang AB (lAB) = lAO + lOB = 0,5 + 2 = 2,5 m
Berat batang (wt) = 100 N (berat batang terletak dititik pusat batang yaitu pada titik P sehingga AP = PB = ½ AB = ½ (2,5) = 1,25m)
Perhatikan gambar diatas, terdapat dua gaya yang bekerja pada batang AB yaitu tegangan tali T dan wt dengan poros berada dititik O.
lOB = 2 m
lop = OB – PB = 2 – 1,25 = 0,75 m
Ditanya: berat beban w
Jawab:
Sistem dalam keadaan seimbang (∑τ = 0)
Dengan kesepakatan: searah jarum jam (-) dan belawanan arah jarum jam (+), maka:


Karena massa katrol diabaikan, maka w = T. Sehingga w = 37,5 N

Contoh 2
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. Jika sudut yang dibentuk oleh tali T 37°, maka hitunglah tegangan tali T!



Pembahasan:


Contoh Soal II

Diketahui:

berat beban (wB) = 20 N
lAB = 40 cm = 0,4 m
berat batang (Wb) = 10 N
lAO = ½ lAB = ½ (0,4) = 0,2 m
α = 37°

Ditanya: tegangan tali T

Jawab:


Contoh Soal III 

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!



Pembahasan:


Perhatikan gambar berikut, terdapat tiga gaya yang bekerja pada batang AC yaitu tegangan tali T, berat batang, dan berat beban. Dengan poros berada pada titik A.



Diketahui:

massa beban (mB) = 20 kg
berat beban (wB) = mB.g = 20(10) = 200 N
jarak beban terhadap poros: lAC = 4 m
massa batang (mb) = 50 kg
Berat batang (wb) = mb.g = 50(10) = 500 N
Titik berat batang berada di titik O, sehingga lAO = ½ lAC = ½ (4) = 2 m
tali T dikaitkan pada titik B, sehingga lAB = lAC – lBC = 4 – 1 = 3 m
α = 30°

Ditanya: tegangan tali T

Jawab:


Contoh Soal IV

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 1 m dan panjang papan kayu 5 m, maka hitunglah gaya yang dialami oleh kaki A!



Pembahasan:

Berikut ilustrasi gaya-gaya yang bekerja pada papan tersebut.



Perhatikan gambar diatas, terdapat empat buah gaya yang bekerja pada sistem tersebut, yaitu NA, wb, wp, dan Nc. karena yang ditanyakan gaya normal pada kaki A ( NA ), maka poros berada di titik C. 

Diketahui:

Panjang papan: lAC = 5 m
massa balok (mb) = 5 kg
berat balok (wb) = mb.g = 5(10) = 50 N
jarak balok terhadap poros (titik C): lBC = lAC – lAB = 5 – 1 = 4 m
massa papan (mp) = 10 kg
Berat papan (wp) = mp.g = 10(10) = 100 N
Titik berat papan berada di titik O, sehingga lOC = ½ lAC = ½ (5) = 2,5 m

Ditanya: Gaya normal pada kaki A ( NA )

Jawab:


Contoh V

Sebuah tangga seberat 400 N disandarkan pada dinding seperti gambar. Jika dinding licin dan lantai kasar, serta tangga tepat akan tergelincir maka hitunglah koefisien gesekan antara lantai dan tangga!


Pembahasan:

Berikut ilustrasi gaya-gaya yang bekerja pada tangga tersebut. Terdapat empat buah gaya yaitu NB, wt, NA dan f (anak panah berwarna merah).



Diketahui:

Panjang papan: lAB = 10 m
berat tangga (wt) = 400 N
Titik berat tangga berada di titik O, sehingga lOB = lOA = ½ lAB = ½ (10) = 5 m
θ = 53°

Ditanya: Koefisien gesekan antara tangga dan lantai (µ)

Jawab:

Jumlah gaya pada sumbu y (vertikal) dan sumbu x (horizontal) harus nol:




Jumlah torsi di A harus nol (karena yang ditanyakan koefisien gesekan sehingga untuk memudahkan perhitungan, kita pilih titik A sebagai poros). Perhatikan bahwa dalam mengerjakan soal tentang torsi, gaya yang menyebabkan benda berputar haruslah tegak lurus dengan lengannya. sehingga NB dan wt harus dibuat tegak lurus dengan papan (lihat anak panah berwarna biru)


substitusikan nilai NB pada persamaan (1), sehingga diperoleh:



Jadi koefisien gesekan antara tangga dan lantai sebesar 0,375

( sumber : http://www.jendelailmu.net/2017/02/contoh-soal-dan-pembahasan_27.html )






Demikian beberapa contoh mengenai penghitungan benda tegar dengan cepat dan pembahasan nya yang tepat. anda dapat menjadikan contoh di atas sebagai salah satu materi tambahan anda untuk belajar. Anda juga bisa mencoba mengerjakan ulang soal di atas dan mencocokkan nya dengan jawaban yang ada dalam pembahasan untuk melihat tingkat pemahaman anda. Semoga bermanfaat !!

0 Response to "Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar dan Pembahasan Terlengkap"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel