RUMUS - RUMUS FISIKA

Kesetimbangan Benda Tegar

Apa itu benda tegar? Hehehe yang jelas bukan benda yang tetap tabah dan kuat menerima cobaan. Definisi benda tegar adalah benda yang tetap kokoh tidak bergerak dan tidak berubah bentuk walaupun ada gaya yang bekerja padanya. Benda tegar juga dapat diartikan benda kaku lagi keras. Dilihat secara struktur kimia, pada dasarnya benda tegar atau benda yang benar-benar diam jarang sekali ada. Walaupun benda tersebut secara kasat mata diam tidak bergerak atau berubah bentuk, tapi elektron pada benda selalu bergerak. Sobat pernah lewat di jembatan Suramadu? Jembatan adalah salah satu jenis benda tegar. Contoh lain dari benda tegar seperti batu, baja, besi, tiang, dan lain-lain. Untuk belajar kesetimbangan benda tegar ada dua besaran turunan yang penting yaitu gaya dan momen gaya.

1. Gaya

Benda akan mengalami pergerakan jika total gaya yang bekerja pada benda tersebut tidak sama dengan nol. Sebaliknya, benda dikatakan diam setimbang jika total gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Baik gaya pada arah sumbu x maupun pada sumbu y. Contoh soal fisika SMA yang sering muncul tentang benda tegar seperti pada kasus benda yang digantung dengan 2 tali. Amati gambar sistem benda tegar berikut:

Dari gambar di atas terlihat bahwa gaya tegangan tali T₁ dan T₂ menahan benda dengan berat m.g pada sudut A,B, dan C. Pada kondisi tersebut tecipta kesetimbangan benda tegar yang artinya total gaya yang bekerja pada benda = 0. Lalu bagaimana menentukan nilai T₁ dan T₂? Sobat bisa menggunakan rumus cepat berikut.

2. Momen Gaya

Momen gaya adalah hasil dari perkalian gaya dengan jari-jari yang tegak lurus terhadapnya. Apa efek momen gaya ini terhadap benda? Jika suatu benda jumlah momen gaya yang bekerja padanya lebih dari nol maka benda akan mengalami gerakan melingkar. Contoh momen gaya seperti ketika kita menggukan kunci pas, inggris, atau pembuka baut roda mobil. Perhatikan ketika kunci semakin panjang maka akan semakin besar momen gayanya dan semakin mudah kita menggencangkan atau melepas baut. perhatikan gambar berikut

Gaya F memutar batang sebuah batang dengan panjang S, maka besarnya momen gaya dapt ditentukan dengan rumus

τ = F.S

dibaca “tau fisika sederhana”

τ = momen gaya
F = gaya
S = panjang lengan

Untuk gaya yang datangnya tidak tegak lurus dengan jari-jari, maka:

τ = FcosA.S

Aplikasi momen gaya sangat banyak dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan sistem benda tegar berikut:

Dari gambar di atas dua gaya saling mempengaruhi (saling berlawanan). Momen gaya F₁.S akan berlawanan dengan momen gaya F₂.X. Gaya F akan membuat momen gaya F yang arahnya berlwanan dengan arah jarum jam, sedangkan gaya F’ akan membuat momen gaya berlawanan. Keduanya saling berlawanan sehingga jika benda tersebut tidak bergerak (benda tegar) maka dapat dibuat persamaan

F₁.S = F₂.X

Contoh Soal Benda Tegar

Perhatikan sistem pada gambar di atas, tugas sobat adalah menentukan berapa besarnya nilai T₁ dan T₂.

Jawaban :

T₁ = sin 120/ sin 90 x 10.10 = 50√3 N

T₂ = sin 150/ sin 90 x 10.10 = 50 N

Contoh Soal Momen Gaya

Andi dan adiknya sedang bermain jungkat-jungkit yang masing-masing sisi panjangnya adalah 2 m. Jika adik andi berapa tepat di ujung jungkat-jungkit tersebut maka pada jarak berapa dari titik tengah jungkat-jungkit andi harus duduk? diketahui berat andi sama dengn 1,5 kali berat adiknya.

Pembahasan

untuk seimbang maka

F1.S = F2. X
mg. 2 = 1,5 mg. X
X = 2 : 1,5 = 4/3 m = 1,333… m

Contoh 3

Berikut ini rumushitung ambilkan contoh soal benda tegar dari ujian nasional 2007. Perhatikan gambar berikut. Pada tengah-tengah AB digantungkan balok bermasa 8 Kg. Tentukan besarnya tegangan tali dengan asumsi masa batang di abaikan. Diketahui besar gravitasi bumi 10 m/s2