Kesetimbangan Benda Tegar

Kesetimbangan Benda Tegar

& Titik Berat

Kompetensi

PendahuluanKesetimbanganTitik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

MEDIA PRESENTASI PEMBELAJARAN

Kesetimbangan Benda Tegar

& Titik Berat

Fisika SMA/MAKelas XI IPA Semester

2Berdasarkan

Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan

(KTSP)

30°

SMAN.15 MAKASSAR

B D

A

C

Author

Kompetensi

Pendahuluan

Kesetimbangan

Titik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

Home

Kesetimbangan Benda Tegar & Titik BeratKesetimbangan Benda Tegar & Titik Berat

TUGAS MULTIMEDIA

AHMAD

08508034

PENDIDIKAN FISIKA

PROGRAM PASCA SARJANA

UNEVERSITAS NEGERI MAKASSAR

Kompetensi

Menformulasikan hubungan antara konsep

torsi, momentum sudut, dan momen inersia,

berdasarkan hukum II Newton serta

penerapannya dalam masalah benda tegar

KompetensiKompetensi Dasar Dasar

Menerapkan konsep titik berat benda dalam

kehidupan sehari-hari

Indikator Hasil BelajarIndikator Hasil Belajar

Kompetensi

Pendahuluan

Kesetimbangan

Titik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

Home


Referensi

Marthen Kanginan, Fisika SMA Kelas XI Semester 2, Cimahi, 2005

_______, Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP), Tahun 2006, Depdiknas, Jakarta 2004

_______, Encarta Encyclopedia

Kompetensi

Pendahuluan

Kesetimbangan

Titik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

Home


Readme

Kompetensi

Pendahuluan

Kesetimbangan

Titik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

Home


Media Presentasi Pembelajaran ini disusun untuk membantu guru dalam pembelajaran Kesetimbangan Benda Tegar dan Titik Berat.

Agar dapat memahami keseluruhan materi, maka pembahasan harus dilakukan secara berurutan dimulai dari kompetensi, pendahuluan, kesetimbangan benda tegar dan titik berat. Di akhir kegiatan diberikan soal latihan. Sebaiknya dalam penggunaan media ini guru juga menyiapkan soal latihan untuk menambah pemahaman konsep dan melatih keterampilan siswa.

Untuk beberapa slide guru perlu menekan tombol klik kiri agar prosedur yang diinginkan dalam slide tersebut berjalan secara berurutan.

Pendahuluan

Beberapa hal yang berhubungan dengan kesetimbangan dan titik berat:

1. Pont du Gard di Selatan Perancis adalah sebuah bangunan yang dibangun oleh bangsa Romawi dua ribu tahun yang lalu. Sampai sekarang masih berdiri. (lihat gambar di bawah)

NextBack

Kompetensi

Pendahuluan

Kesetimbangan

Titik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

Home


Pendahuluan

NextBack

Kompetensi

Pendahuluan

Kesetimbangan

Titik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

Home2. Pemain akrobat dengan mudah melakukan aksi menggantung.


Pendahuluan

Kompetensi

Pendahuluan

Kesetimbangan

Titik Berat

Latihan

Referensi

Readme

Author

Exit

Home

Mobil balap

memiliki desain

titik berat lebih

rendah dan

dasarnya lebih

lebar daripada

truk.

Pada pokok

bahasan ini akan

dipelajari juga

tentang aplikasi

Kesetimbangan.


Apa itu Kesetimbangan Benda Statik ?Apa itu Kesetimbangan Benda Statik ?

Jika sebuah benda diam dan tetap diam, benda dikatakan dalam kesetimbangan statik. Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada benda dalam kesetimbangan statik mempunyai banyak penerapan, terutama dalam bidang teknik.

Agar benda tegar dalam keadaan setimbang statik maka harus dipenuhi dua syarat :

1. Gaya eksternal neto yang bekerja pada benda harus nol. F = 0 untuk benda dalam bidang XY Fx = 0 Fy = 0 2. Momen gaya neto pada setiap titik harus nol. = 0 Home NextBack

Kesetimbangan Benda TegarKesetimbangan Benda Tegar

Sebuah balok homogen dengan panjang 2 m

dan massa 25 kg ditempelkan dengan engsel

ke dinding seperti ditunjukkan pada gambar di

samping . Tiang di tahan pada posisi mendatar

oleh kawat yang membuat sudut 30° terhadap

balok. Balok menahan sebuah beban dengan

massa M = 100 kg yang digantung pada

ujungnya .

Tentukan: a. Tegangan kawat

b. Gaya engsel dinding pada batang

Contoh 1.Contoh 1.

Langkah penyelesaian:

JawabJawab

NextBack Home

300

Karena balok dalam keadaan setimbang maka berlaku :F = 0, Yang diuraikan menjadi Fy = 0, Fx = 0dan = 0Jumlah gaya-gaya pada arah sumbu y sama dengan nol:Fy = 0Fy + Ty – mg – Mg = 0Fy + T sin - mg – Mg = 0 ……. (i)


NextBack Home

Jumlah gaya –gaya pada arah Sumbu x sama dengan nol:

Fx = 0Fx – Tx = 0Fx – T cos = 0…… (ii)

Untuk persamaan momen gaya kita pilih pada titik B. Jumlah momen gaya terhadap B sama dengan nol. Momen yang cenderung memutar balok berlawanan arah jarum jam kita anggap positif

= 0mg. ½ L – Fy . L = 01.2 mg l = Fy . L Fy = ½ mg ……….. (iii)

Masukkan (iii) ke (i)½ mg + T sin 30° - mg – Mg = 0½ T – ½ mg – Mg = 0½ T = ½ mg + Mg = ½ . 25 . 10 +

100. 10 = 1125 T = 2250 N

Dari (iii) Fy = ½ mg = ½ mg = ½ . 25. 10 =

125 N

Dari (ii) Fx = T Cos 30° = 2250 . ½ 3 = 2250 . 0.866 = 1948,5 N

dari perubahan di atas kita dapatkan :Tegangan tali T = 2250NGaya yang diberikan dinding

pada balok, F=1952,5N



Apa itu Titik Berat ?Apa itu Titik Berat ?

Perhatikan demonstrasi di

samping. Dengan ujung

telunjuk jari Anda mistar

dapat berada setimbang.

Kira-kira alasan apa yang

menjadikan mistar dapat

setimbang di jari telunjuk

Anda ?

Home NextBack

Titik Berat Titik Berat

Berat keseluruhan benda

adalah resultan dari semua

gaya gravitasi berarah

vertikal ke bawah dari

semua partikel ini, dan

resultan ini bekerja melalui

suatu titik tunggal yang

disebut Titik Berat.

NextBack Home


NextBack Home

h h

h/2 h/2


Letak titik berat berbagai benda homogen yang bentuknya teratur

Kegiatan: Menentukan Titik Berat !1. Potonglah karton dengan

bentuk kira- kira seperti gambar2. Buat tiga buah lobang pada

pinggir potongan karton itu.3. a. Gantungkan potongan

karton dengan memasukkan lobang

ke-1 ke dalam paku yang berada

pada papan yang sudah

disediakan. b. Ikatkan benang yang sudah

diberi beban pada paku c. Jika sistem sudah setimbang buatlah pada karton, garis

yang berimpit dengan benang.4. Ulangi langkah 3a, b, dan c untuk

lobang ke-25. Ulangi langkah 3a, b, dan c untuk

lobang ke-3

NextBack Home


NextBack Home

Z

w1

w3

w2

w

x

y

x3

x1

x2

x

Resultan gaya berat adalah w = w1 + w2 + w3 + …Momen gaya oleh gaya

berat benda terhadap titik O

adalah = w.x

Jumlah momen gaya oleh masing

-masing berat partikel terhadap

titik O adalah = 1 + 2 + 3 + … = w1.x1 + w2.x2 + w3.x3 + … Dari persamaan (1) dan (2) w.x = w1.x1 + w2.x2 + w3.x3

+ …

w

....xw.xw.xwx 332211


Menentukan Absis Titik BeratMenentukan Absis Titik Berat

NextBack Home

Z

w1

w3

w2

w

x

y

y1

y2

y3

y

w

....yw.yw.ywx 332211

Resultan gaya berat adalah w = w1 + w2 + w3 + …Momen gaya oleh gaya berat benda terhadap titik O

adalah = w.y

Jumlah momen gaya oleh masing

-masing berat partikel terhadap

titik O adalah = 1 + 2 + 3 + … = w1.y1 + w2.y2 + w3.y3 + … Dari persamaan (1) dan (2) w.y = w1.y1 + w2.y2 + w3.y3

+ …


Menentukan Ordinat Titik BeratMenentukan Ordinat Titik Berat

Sebatang tongkat dari dari kayu yang panjangnya

80 cm disambung dengan tongkat besi yang

panjangnya 20 cm. Kedua tongkat memiliki berat

sama, yaitu 4 newton dengan titik berat pada

pertengahan masing-masing tongkat. Tentukan

berat tongkat keseluruhan serta letak titik

beratnya.

Contoh 1.Contoh 1.

Berat tongkat keseluruhan sama dengan resultan berat tongkat kayu dan tongakat besi.

w = w1 + w2 = 4 + 4 = 8 NKita ambil ujung kiri tongkat (titik O) sebagai titik tumpu.Momen gaya oleh berat tongkat secara keseluruhan adalah = w.x ( jarak titik berat tongkat keseluruhan kita misalkan x)


JawabJawab

NextBack Home

O

w2 =4 Nw1 =4 N

x2

x1

Jumlah momen gaya oleh tongkat besi dan tongkat kayu adalah

= 1 + 2 = w1.x1 + w2.x2

Jadi w.x = w1.x1 + w2.x28 N. x = 4 N. 40 cm + 4 N. 70 cm8 x = 440 cmx = 55 cm


Dua karton yang berukuran sama, yaitu 6 cm x 12

cm disusun seperti gambar. Tentukan koordinat titik

berat susunan karton terhadap pojok kiri bawah.

Contoh 2.Contoh 2.


JawabJawab

NextBack Home

O

Titik berat susunan benda

y0 = 4½ x0 = 7½

21

2211

21

22110 AA

A.yA.y

ww

w.yw.yy

144

648y0

21

2211

21

22110 AA

A.xA.x

ww

w.xw.xx

144

1080x0

Jadi letak titik berat susunan terhadap pojok kiri bawah adalah(7½ , 4½ ) cm


Jenis KesetimbanganJenis Kesetimbangan

Ada tiga jenis kesetimbangan, yaitu :

1. Kesetimbangn stabil (kesetimbangan mantap)

Benda yang memiliki kesetimbangan mantap, jika diganggu dengan cara memberikan gaya padanya, maka titik berat benda akan naik. Jika gaya itu dihilangkan, maka benda akan kembali pada kesetimbangan semula.

2. Kesetimbangn labil (kesetimbangan goyah)

Benda yang memiliki kesetimbangan labil, jika diganggu dengan cara memberikan gaya padanya, maka titik berat benda akan turun. Jika gaya itu dihilangkan, maka benda tidak dapat kembali pada kesetimbangan semula.


NextBack Home

Jenis KesetimbanganJenis Kesetimbangan

3. Kesetimbangn netral (kesetimbangan indeferen)

Benda yang memiliki kesetimbangan mantap, jika diganggu dengan cara memberikan gaya padanya, maka titik berat benda tidak naik maupun tidak turun. Jika gaya itu dihilangkan, maka benda akan setimbang pada sembarang keadaan.


Back Home

1. Beban 24 kg diikat dengan tali seperti terlihat pada gambar. Berapakah tegangan masing-masing tali jika sistem dalam keadaan seimbang.

24

T1

T2 T3

Jawaban53°37°

W

T1

T2

T3

T3 cos 53°

T3 sin 53°

T2 cos 37°

T2 sin 37°

∑ FX = 0

T3 cos 53° - T2 cos 37° = 0

3/5 T3 – 4/5 T2 = 0

3/5 T3 = 4/5 T2

T3 = 4/3 T2

∑ Fy = 0 T1 = W = 240 N

T1 - T2 sin 37° - T3 sin 53° = 0

T1 – 3/5 T2 – 4/5 T3 = 0

T1 – 3/5 T2 – 4/5. 4/3 T2 = 0

T1 – 5/3 T2 = 0

240 – 5/3 T2 = 0

5/3 T2 = 240

T2 = 720/5

T2 = 144 N

T3 = 4/3 . 144

T3 = 192 N

2. Salah satu sudut pada persambungan tali pada gambar di bawah adalah siku-siku. Jika sistem dalam keadaan seimbang, berapakah perbandingan massa 1 dan massa 2

m1

m2

127° Jawaban

T1

T2

T3

T2Y

T2X

W1

W2

Gunakan perinsip keseimbangan benda titik

Yaitu :

∑ F = 0

T1 = W1 = m1.g

T2 = W2 = m2.g

∑ FY = 0

T1 – T2Y = 0

T1 – T2 sin 37° = 0

m1.g – m2.g 3/5 = 0

m1/m2 = 3/5

1.Pedagang beras menggunakan pikulan yang panjangnya 150 cm, Beban yang dipikul tidak sama, seperti pada gambar. Dimana letak yang harus dipikul yang tepat supaya pikulan tidak berputar atau miring.

48

Jawaban

52

52 kg 48 kg

150 cm

X 150 - X

W1

W2

A BC

∑C = 0

W2 . BC – W1 . AC = 0

W2 . (150 – X) – W1 . X = 0

480 (150 – X) – 520 X = 0

72000 – 480 X – 520 X = 0

1000 X = 72000

X = 72 cm

A

B

NA

C

WAB

NB

fB

WAB cos θ

θ

∑FX = 0

NA – fB = 0 . . . . . . . . . fB = µ NB

∑ FY = 0

NA – WAB = 0

∑B = 0

NA.BC – WAB cos θ.½ AB = 0

Contoh

1.Tangga terbuat dari bambu panjangnya 5 m, massanya 12 kg dengan titik berat berada pada pada jarak 2 m dari ujung bagian bawah. Tangga di sandarkan seperti gambar dalam kondisi hampir tergelincir. Jika dinding sandaran licin, berapakah koefisien gesek tangga dengan lantai

3 m

4 m

Jawaban

3 m

4 m

Gunakan perinsip keseimbangan benda tegar yaitu :

∑ F = 0 dan ∑ = 0

A

B

C

NA

WAB

WAB cos θ

NB

fA

∑FX = 0

NB – fA = 0

NB = µ NA

NB = 120 µ

∑FY = 0

NA – WAB = 0

NA = WAB

NA = 120 N

∑A = 0

NB.BC – WAB cos θ. ½ AB = 0

120 µ.4 – 120.3/5. ½. 5 = 0

480 µ = 180

µ = ⅜

2. Papan nama suatu instansi dipasang seperti gambar. Batang BD = 150 cm massanya 5 kg terbuat dari besi dan diberi ensel di B. Papan reklame berukuran 120 x 80 cm terbuat dari papan homogen dilapisi piber massanya 10 kg. AD adalah kawat besi ringan. Berapakah besar tegangan pada kawat.

30°

SMAN.15 MAKASSAR

B D

A

C

Jawaban

30°

SMAN.15 MAKASSAR

B D

A

C

WBD

WP

TTY

TX

Gunakan Perinsip keseimbangan benda tegar

∑B = 0

WBD.½BD + WP.90 = TY.BD

50.75 + 100.90 = 150 TY

3750 + 9000 = 150 TY

TY = 12750/150

TY = 85

T sin 30° = 85

T = 85/0,5

T = 170 N

1. Sebuah benda massanya 20 kg (g = 10 m.s-2) terletak pada bidang miring (θ = 53°) dalam keadaan diam seperti terlihat dalam gambar. Jika koefisien gesek 0,2, maka besar gaya minimal yang diperlukan adalah . . . .

A. 124 NB. 136 NC. 180 ND. 242 NE. 256 N

20 k

g

θ

F

53°

FN

W

W cos 53°

W si

n 53

°

f

∑ F = 0

F – W sin 53° - f = 0 . . . .f = µ N . . . . . . . . . . . N = W cos 53°

= 0,2 . 120 = 200 . 3/5

= 24 N = 120 N

F – 200 . 4/5 – 24 = 0

F – 160 – 24 = 0

F = 136 N

2. Jembatan darurat sementara menggunakan balok besi yang ditunjang oleh bekas pilar seperti terlihat pada gambar tanpa menggunakan ikatan apapun. Massa balok besi 5000 kg dianggap homogen. Ketika sebuah truk dengan bobot 10 ton melewati jembatan maka besar gaya normal pada ujung besi sebelah kiri adalah . . . .

A. 95.000 NB. 85.000 NC. 75.000 ND. 65.000 NE. 55.000 N

3. Tangga homogen yang panjangnya 5 m dan massa 5 kg bersandar pada dinding licin dan bertunpu pada lantai yang kasar. Ketika seorang tukang (massar 40 kg) naik sejauh 3 m dan segera turun karena pada saat itu hampir tergelincir. Jika posisi tangga seperti terlihat pada gambar, tentukan koefisien gesekan antara tangga dan lantai.

4 m

3 m

B

CA

NB

NA

θWAB

WAB cos θ

WOrg cos θWORG

∑FX = 0

NB – fA = 0, . . . . . . fA = µ NA

µ = NB/NA

∑Fy = 0

NA – WAB - WORG = 0

NA – 50 - 400 = 0

NA = 450 N

∑A = 0

NB.BC – WORG.3 – WAB.½AB = 0

4 NB – 400 . 3 – 50 . 2,5 = 0

4 NB – 1200 – 125 = 0

4 NB = 1325

NB = 331,25 N

Jadi µ = 331,25/450 = 0,736

fA

4. Seliner kosong separunya diisi semen basah kemudian mengering. Jika selinder diberi gangguan gaya maka jenis keseimbangan yang terjadi adalah . . . .

a. Kesimbangan stabilb. Kesimbangan labilc. Keseimbangan indiferend. Keseimbangan translasie. Keseimbangan rotasi

Kesetimbangan Benda Tegar

Education

Transcript of Kesetimbangan Benda Tegar