Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar
Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar - Masih ingatkah kalian apa itu benda tegar? Ya, benda tegar didefinisikan sebagai sistem partikel yang posisi relatif partikel-partikelnya dalam sistem dianggap tetap. Akibatnya, ketika benda ini berotasi terhadap suatu sumbu tetap, jarak setiap partikel dalam sistem terhadap sumbu rotasi akan selalu tetap. Gerak benda yang kalian pelajari pada topik ini adalah gerak rotasi. Sebuah benda yang bergerak rotasi, akan menghasilkan torsi. Torsi (τ) atau momen gaya adalah kecenderungan dari sebuah gaya untuk merotasikan sebuah benda terhadap sumbu tertentu. Torsi adalah besaran vektor, sehingga selain memiliki besar juga memiliki arah. Ingatkah kalian bagaimana cara menentukan arah dan tanda torsinya?
Jika gaya cenderung memutar berlawanan jarum jam, torsi bertanda positif, sebaliknya jika gaya cenderung memutar searah jarum jam, torsi bertanda negatif. Berbeda dengan kesetimbangan benda titik yang ditinjau hanya gerak translasi saja, pada kesetimbangan benda tegar akan ditinjau secara translasi dan rotasi. Syarat kesetimbangan benda tegar meliputi syarat kesetimbangan translasi dan syarat kesetimbangan rotasi. Sebuah benda tegar berada dalam keadaan setimbang mekanis jika memenuhi syarat berikut.
1. Percepatan linear pusat massanya nol.
2. Percepatan sudutnya dalam kerangka acuan ini juga nol.
2. Percepatan sudutnya dalam kerangka acuan ini juga nol.
Persyaratan di atas tidak mengharuskan benda dalam keadaan diam, karena persyaratan pertama membolehkan benda bergerak dengan kecepatan pusat massanya konstan dan persyaratan kedua membolehkan benda berotasi dengan kecepatan sudut rotasi yang konstan pula. Apabila benda benar-benar diam terhadap suatu kerangka acuan, yaitu ketika kecepatan linear pusat massanya dan kecepatan sudut rotasinya terhadap sembarang sudut tetap bernilai nol, maka keadaan seperti ini disebut benda tegar dalam keadaan kesetimbangan statik. Adapun dari dua persyaratan yang telah disebutkan dapat dirumuskan sebagai berikut.
1. Persyaratan pertama sesuai dengan syarat gerak translasi, yaitu resultan gaya yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol atau dapat dirumuskan ∑F = 0, ∑Fx = 0 dan ∑Fy = 0.
2. Persyaratan kedua berkaitan dengan gerak rotasinya, yang menjelaskan bahwa resultan torsi yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol (∑τ = 0).
2. Persyaratan kedua berkaitan dengan gerak rotasinya, yang menjelaskan bahwa resultan torsi yang bekerja pada benda tegar sama dengan nol (∑τ = 0).
SOAL 1
Kecenderungan sebuah gaya untuk merotasikan sebuah benda terhadap sumbu tertentu disebut ....
SOAL 2
Sistem partikel yang posisi relatif partikel-partikelnya di dalam sistem dianggap tetap disebut ....
SOAL 3
Syarat kesetimbangan benda tegar meliputi ....
SOAL 4
Sebuah benda tegar dikatakan berada dalam keadaan setimbang, jika benda tersebut tidak memiliki ....
SOAL 5
Kesetimbangan sebuah benda ditentukan oleh besaran-besaran berikut.
(1) Resultan gaya yang bekerja pada benda.
(2) Momen kelembaman benda.
(3) Resultan momen gaya yang bekerja pada benda.
(4) Sifat-sifat dinamik benda.
(2) Momen kelembaman benda.
(3) Resultan momen gaya yang bekerja pada benda.
(4) Sifat-sifat dinamik benda.
Pernyataan yang benar adalah ....
SOAL 6
Benda yang benar-benar diam terhadap suatu kerangka acuan berada pada ....
SOAL 7
Perhatikan gambar berikut.
Balok AB memiliki panjang 10 m dan BZ = 6 m, dimana Z adalah titik berat balok. Jika berat balok 50 N, maka berat beban C adalah ....
SOAL 8
Berikut ini merupakan syarat kesetimbangan benda tegar, kecuali ....
SOAL 9
Perhatikan gambar di bawah ini.
Seorang anak bermassa 50 kg berdiri di atas papan kayu yang bermassa 100 kg. Papan kayu tersebut bertumpu pada tonggak A dan C. Jika jarak anak dari titik A adalah 1 m dan panjang kayu AC 4 m. Besarnya gaya yang dialami tonggak A adalah ....
SOAL 10
Perhatikan gambar berikut.
Seorang anak bermassa 50 kg berdiri di atas papan kayu yang bermassa 100 kg. Papan kayu tersebut bertumpu pada tonggak A dan C. Jika jarak anak dari titik A adalah 1 m dan panjang kayu AC 4 m.
Besarnya gaya di tonggak C adalah ... (anggap poros di titik A).
Besarnya gaya di tonggak C adalah ... (anggap poros di titik A).