Pembahasan Soal Un Kesetimbangan Benda Tegar

Kesetimbangan benda tegar tergolong materi yang sering timbul dalam soal cobaan nasional bidang studi fisika. Setiap tahun setidaknya terdapat satu soal yang bermitra dengan dinamika rotasi.

Momen Inersia
Momen Gaya (Torsi)
Kesetimbangan Rotasi
Pembahasan Sistem Katrol

Pertanyaan tentang kesetimbangan benda tegar yang kadang kala timbul dalam soal cobaan nasional yakni besar tegangan tali biar metode sebanding , besar gaya yang diberikan , dan berat benda yang digantung.

Berikut beberapa soal cobaan nasional tentang kesetimbangan benda tegar.

UN Fisika 2006/2007

Sistem berada dalam kesetimbangan. Jika berat beban yakni 500√2 N , besar tegangan tali yang membentuk sudut 45^o yakni ….

A. Nol D. 375 N

B. 150 N E. 500 N

C. 250 N

Pembahasan :
Untuk menjawab soal menyerupai ini kita sanggup menggunakan rancangan Aturan sinus. Untuk itu kita tentukan apalagi dulu besar sudut yang berada di hadapan masing-masing gaya selaku berikut :

Dari gambar terperinci terlihat bahwa pada titik kesetimbangan terdapat tiga gaya yang melakukan pekerjaan yakni T₁ , T₂ , dan T₃. Besar tegangan tali T₁= T₂karena besar sudutnya sama. Karena besar tegangan T₃ sama dengan berat beban yang digantung , maka :

   T₂ = T₃

sin 135 sin 90

   T₂ = W

sin 135 sin 90

T₂ = 500√2

½√2    1

⇒ T₂= 500√2 (½√2)
⇒ T₂= 500 N
Jadi , T₁= T₂ = 500 N (Opsi E).
Pada tengah-tengah batang AB digantungkan suatu balok bermassa 8 kg. Besarnya tegangan tali bila massa batang diabaikan yakni ….

A. 40 N D. 160 N

B. 80 N E. 160√3 N

C. 80√3 N

Pembahasan :

Dalam keadan setimbang berlaku :
∑ τ = 0
⇒ W (½AB) − T sin 30 (AB) = 0
⇒ W (½AB) = T (½) (AB)
⇒ W ~~(½AB)~~ = T ~~(½AB)~~
⇒ W = T
⇒ T = m.g
⇒ T = 8 (10)
⇒ T = 80 N (Opsi B).

UN Fisika 2007/2008

Sistem berada dalam kondisi setimbang. Besar tegangan tali BC yakni ….

A. Nol D. 300√2 N

B. 300 N E. 600√2 N

C. 300√3 N

Pembahasan :
Dengan rancangan hukum sinus diperoleh :

T_bc = T_b

sin 90 sin 135

T_bc = W

sin 90 sin 135

T_bc = 300

1 ½√2

T_bc = 600

√2

T_bc = 600 . √2

√2 √2

⇒ T_bc= 300√2
Jadi , T_bc= 300√2 N (Opsi D).
Pada sisem kesetimbangan benda tegar di bawah ini , batang AB homogen panjang 80 cm beratnya 18 N , pada ujung B digantung beban yang beratnya 30 N , batang ditahan oleh tali BC. Jika jarak AC = 60 cm , tegangan pada tali yakni ….

A. 36 N D. 65 N

B. 48 N E. 80 N

C. 50 N

Pembahasan :
Pada gambar segitiga ABC , dikenali AB = 80 cm , AC = 60 cm. Berdasarkan dalil Phytagoras , maka panjang BC yakni 100 cm. Dengan begitu sin B = sin θ = ⁶⁰⁄₁₀= 0 ,6. Karena massa batang tidak diabaikan maka gaya yang menciptakan torsi ada tiga gaya yakni berat beban (W) , berat batang (W_ab) , dan tegangan tali (T sin θ).
Dalam keadan setimbang berlaku :
∑ τ = 0
⇒ W (AB) + W_ab (½AB) − T sin θ (AB) = 0
⇒ W (AB) + W_ab (½AB) = T sin θ (AB)
⇒ 30 (80) + 18 (40) = T (0 ,6) (80)
⇒ 30 (80) + 9 (80) = 0 ,6 T (80)
⇒ (30 + 9) 80 = 0 ,6 T ~~(80)~~
⇒ 39 = 0 ,6 T
⇒ T = 65 N (Opsi D).