Kumpulan Soal Dan Pembahasan Kesetimbangan Benda Tegar

Benda tegar dibilang berada dalam kondisi kesetimbangan statik kalau jumlah gaya yang melakukan pekerjaan pada benda itu sama dengan nol dan jumlah torsi kepada sembarang titik pada benda sama dengan nol. Dengan kata lain , suatu benda dibilang dalam kesetimbangan statik kalau benda tidak bergerak baik dalam arah horizontal , vertikal , maupun secara rotasi. Sebelum membahas beberapa teladan wacana kesetimbangan benda tegar , ada baiknya kita mengenali jenis-jenis kesetimbangan statik.

Jenis-jenis Kesetimbangan Statik

Kesetimbangan statik sanggup dibedakan menjadi tiga yakni :
#1 Kesetimbangan Stabil
Kesetimbangan stabil ditandai dengan naiknya letak titik berat benda kalau diberi gaya luar selaku gangguan. Setelah gaya luar dihilangkan , benda akan kembali pada kondisi semula.

#2 Kesetimbangan Labil
Kesetimbangan labil ditandai dengan turunnya letak titik berat benda kalau diberi gaya luar selaku gangguan. Setelah gaya luar dihilangkan , benda tidak kembali pada kedudukan semula.

#3 Kesetimbangan Indiferen
Kesetimbangan indifiren atau netral ditandai dengan tidak berubahnya posisi titik berat sebelum dan sehabis diberi gaya luar.

KUMPULAN SOAL

Contoh Soal Menentukan Energi Kinetik Rotasi
Contoh Soal Tentang Kesetimbangan Benda Tegar
Contoh Menentukan Percepatan Pada Sistem Katrol
Pembahasan Contoh Soal wacana Kesetimbangan Rotasi
Contoh Soal Menentukan Koordinat Pusat Massa

Contoh Soal dan Pembahasan Kesetimbangan

Contoh 1 : Menentukan Gaya Tarik
Perhatikan gambar di bawah ini. Agar batang homogen tetap berada pada posisi horizontal , berapakah besar gaya F yang mesti diberikan ?

Pembahasan :
Dari gambar dikenali bahwa panjang batang yakni 8 m. Karena homogen , bermakna gaya berat batang berada pada jarak 4 m dari poros. Karena massa katrol diabaikan , maka besar tegangan tali akan sama dengan besar gaya F yang diberikan.

Perhatikan bahwa pada batang terdapat tiga gaya yang melakukan pekerjaan yakni berat balok , berat batang , dan tegangan tali. Perhatikan bahwa gaya berat balok dan berat batang searah sedangkan keduanya bertentangan arah dengan tegangan tali.

Dengan begitu , agar setimbang maka berlaku :
⇒ ∑τ = 0
⇒ 100 (4) + 60 (2) − T (8) = 0
⇒ 400 + 120 – 8T = 0
⇒ 8T = 520

Karena T = F , maka :
⇒ 8F = 520
⇒ F = ⁵²⁰⁄₈
⇒ F = 65 N.

Contoh 2 : Menentukan Besar Tegangan Tali

Jika tata cara pada gambar di bawah ini berada dalam kondisi setimbang , pastikan tegangan tali T₁ , T₂ , dan T₃. Diketahui massa beban 8 kg.

Pembahasan :
Untuk melakukan soal seumpama ini , kita sanggup menggunakan hukum sinus selaku berikut :

T₁	=	T₂	=	T₃
sin a	=	sin b	=	sin c

Dengan :
a = sudut di hadapan T₁
b = sudut di hadapan T₂
c = sudut di hadapan T₃.

Tinjau beban :
Pada beban melakukan pekerjaan dua gaya yakni gaya berat dan tegangan tali T₃. Karena dalam kondisi setimbang , maka berlaku :
∑F = 0
⇒ W – T = 0
⇒ T₃ = W
⇒ T₃ = 80 N.

Dengan menggunakan hukum sinus , maka :

T₂	=	T₃
sin b	=	sin c

T₂	=	80
sin 150	=	sin 90

T₂	=	80
½	=	1

⇒ T₂= 40 N.

Selanjutnya , diperoleh tegangan tali pertama :

T₁	=	T₃
sin a	=	sin c

T₂	=	80
sin 120	=	sin 90

T₁	=	80
½√3	=	1

⇒ T₁= 40√3 N.

Jadi , T₁= 40√3 N , T₂= 40 N , dan T₃ = 80 N.

Contoh 3 : Menentukan Tegangan Tali
Pada tata cara kesetimbangan benda seumpama pada gambar , AB yakni batang homogen dengan panjang 80 cm dan berat 20 N. Berat beban yang digantung pada ujung batang yakni 40 N. Tentukan besar tegangan tali BC kalau AC = 60 cm.

Pembahasan :
Dengan dalil Phytagoras , BC = 100 cm = 1 m.

Perhatikan gambar di atas. Tinjau batang homogen selaku benda yang mengalami gaya. Terdapat gaya berat balok , berat batang , dan tegangan tali dalam arah sumbu y.
∑τ = 0
⇒ W (AB) + Wb (½AB) – T sin θ (AB) = 0
⇒ 40 (0 ,8) + 20 (0 ,4) – T (⁶⁰⁄₁₀₀) (0 ,8) = 0
⇒ 32 + 8 – 0 ,48 T = 0
⇒ 0 ,48 T = 40
⇒ T = ⁴⁰⁄_{0 ,48}
⇒ T = 83 ,3 N.

Contoh 4 : Pada batang AB yang massanya diabaikan , digantungkan suatu balok bermassa 10 kg. Pada jarak 2 m dari A ditaruh balok bermassa 4 kg. Jika panjang AB = 6 m , tentukanlah besar tegangan tali T.

Pembahasan :
∑τ = 0
⇒ W₁ (AB) + W₂ (2) – T sin 30 (AB) = 0
⇒ 100 (6) + 40 (2) – T (½) (6) = 0
⇒ 600 + 80 – 3T = 0
⇒ 3T = 680
⇒ T = ⁶⁸⁰⁄₃
⇒ T = 226 ,6 N.

Contoh 5 : Sebuah balok bermassa 48 kg digantung dalam kondisi setimbang seumpama pada gambar. Tentukanlah besar tegangan tali T₁.