Soal Dan Penyelesaian Keseimbangan Benda Tegar - Tidak Sulit Lho.

CARA CEPAT PINTAR FISIKA - Apa itu benda tegar? Benda tegar merupakan suatu benda yang tidak mengalami deformasi (perubahan bentuk) saat diberikan gaya dari luar. Benda tegar akan mengalami keadaan setimbang saat memenuhi dua syarat.

Syarat yang pertama yakni resultan gaya yang bekerja pada sistem harus sama dengan nol. Hal ini sama dengan syarat kesetimbangan untuk partikel yaitu dalam setiap komponen apapun resultan gaya harus sama dengan nol.

Syarat yang kedua yang harus dipenuhi oleh benda tegar yakni benda dihentikan mengalami rotasi atau berputar. Ini artinya resultan momen gaya atau torsi yang bekerja pada benda harus sama dengan nol.

Cara Pak Dimpun menuntaskan soal kesetimbangan benda tegar.

• Gambarkan diagram gaya-gaya yang bekerja pada sistem secara lengkap dan detail ibarat gaya tegangan tali (jika melibatkan tali), gaya normal (jika bersentuhan bidang), gaya gesek (jika berada dalam lantai kasar), dan gaya berat.
• Ambil $\small {\\ \Rightarrow \Sigma F_{x}=0\\\Rightarrow \Sigma F_{y}=0\\ \Rightarrow \Sigma F_{z}=0}$
• Ambil $\small \Sigma \tau =0$

Begini contohnya.

---

1. Perhatikangambar di bawah ini.
Sistem merupakan batang yang mempunyai panjang 4m dengan massa 2 kg. Diantara ujung B dan sentra batang diletakkan benda C yang mempunyai massa 10 kg. Tentukanlah, untuk gaya tekan pada batang yang dialami oleh penumpu di B.
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Perhatikan gaya yang bekerja pada batang AB.

$\small {\\\Sigma \tau _{A}=0\\ L_{b}(W_{b})+L_{B}(W_{B})=L(N_B)\\2(20)+3(100)=4N_{B}\\ N_B=85N}$

---

2. Sebuah batang AB homogen sepanjang 8m digantung dengan tali ibarat gambar.

Agar batang  tetap berada pada posisi horizontal, berapakah besar gaya F yang harus didiberikan ?

Jawaban Fisika Pak Dimpun:

$\small {\\\Sigma \tau _{A}=0\\\Rightarrow T=F\\ W_{b}(2)+W_B(4)=F(8)\\ 60 (2) + 100 (4) =8F\\ 8F = 520\\F=65N}$

---

3. Perhatikan gambar di bawah ini.

Pada sistem batang tak bermassa sepanjang 4m, digantungi beban A dan B masing-masing bermassa 10 kg. Batang ditahan pada dinding dan diujungnya digantung dengan kawat, dengan sudut 30 derajat terhadap arah batang.

Tentukanlah gaya tegangan kawat dan gaya normal pada dinding!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:

Tegangan tali (T) $\small {\\\Sigma \tau _{O}=0\\(L_{A})W_{A}+(L_{B})W_{B}=(L)Tsin30^{o}\\(4)100+(2)100=(4)T\left (\frac{1}{2} \right )\\ 2T= 600N\\ T=300N}$
Gaya normal di O:
$\small {\\\Sigma F_{x}=0\\ N=T\cos30^{o}\\N=(300)\frac{1}{2}\sqrt{3}N=150\sqrt{3}N}$

---

4. Batang mempunyai panjang 4m dan  massa 4 kg. Jarak O ke A yakni 3m dengan massa beban A yakni 2 kg.
Tentukanlah besar gaya tegangan tali pada sistem.
Jawaban Fisika Pak Dimpun:

Momen Gaya di O sama dengan nol

$\small {\\\Sigma \tau _{o}=0\\W_{B}(\frac{1}{2}l\sin 45)+W_{A}(l\sin 45)=(OA\sin 45)T\\40(\frac{1}{2}.4.\frac{1}{2}\sqrt{2})+20(4.\frac{1}{2}\sqrt{2})=(3)\frac{1}{2}\sqrt{2}T\\T=40N}$