Perc. 2 kesetimbangan dan resultan gaya
-
Upload
sma-negeri-9-kerinci -
Category
Education
-
view
316 -
download
21
Transcript of Perc. 2 kesetimbangan dan resultan gaya
Kuectnhangan )aa ft.esalean eaya
PERCOBAAN 02
KESETIMBANGAN DAN RESULTAN GAYA
TUJUAN PERCOBAAN
Setelah menyelesaikan percobaan ini siswa diharapkan dapat:1. Menentukan resultan dua gaya atau tebih;2. Menganalisis prinsip kesetimbangan secara benar.
PENDAHULUAN
Gaya dapat didefinisikan sebagai tarikan atau dorongan, Tarikanatau dorongan memiliki besar dan arah. Kuantitas yang memilikibesaran dan arah disebut besaran vektor, dengan singkat disebutvektor- Besaran vektor disimbotkan dengan sebuah tanda panah(Gambar 2.1). Panjang tanda panah menunjukkan nirai besarandan arah tanda panah menunjukkan arah besaran. Gambar 2.1dapat menunjukkan besaran gaya 3 satuan, atau 30 satuan, atau0.3 satuan, 3000 satuan, atau setiap kelipatan 3.
Umumnya gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda dapatmelalui setiap bagian benda tersebut seperti halnya gayagravitasi, atau melalui sebuah permukaan (seperti ketika orang
Gambar2.2
avr
A.
B.
mendorong sesuatu dengan tangan). Akan tetapi, demi sederhananya permasalahan, seringdiasumsikan bahwa gaya-gaya bekerja pada sebuah titik. Titik itu disebut "titik aksf, atau,,titiktangkap" gaya. Garis di sepanjang aksi gaya disebut "garis aksl' atau "ga7s kerja" gaya. DalamGambar 2-'l P adalah titik aksi atau titik kerja gaya F, dan /. adalah garis aksi atau garis kerjagaya tersebut.
Dua gaya atau lebih dapatbekerja (beraksi) pada sebuahbenda. Contoh: Kereta pedati
ditarik oleh dua ekor kuda,kereta api ditarik oleh dualokomotif, pesawat terbangdigerakkan oleh 4 mesin jet,
dan lainiain. Gaya dapatberaksi pada titik aksi yangberbeda dan garis gaya yangberbeda seperti pada Gambar2.2(a). Gaya tersebut disebutdengan gaya-gaya tidak seasal(non-concunent force). Jika gaya itu beraksi pada sebuah titik tunggal seperti pada Gambar2.2(b), gaya itu disebut gaya-g aya seasa/ (concurrent force).
Sebuah gaya F yang mempunyai besar yang sama dengan gaya F, tetapi berlawanan arah.Dalam Gambar 2.2 F adalah penyeimbang gaya F, atau sebaliknya, F penyeimbang F. Dua gayatersebut tidak mempengaruhi gerak benda itu, atau benda itu ada dalam keadaan setimbang.
Gambar 2.1
Gaya dalam bentuk vektor
C,ayagaya seasal(b) Oorrcurrent forces
Gayaaaya tidak seasal(a) Nonconurrant forces
Kuetta$angan lan TEuut aa Qaya
Resultan dua gaya atau lebih adalah satu gaya yang
mempunyai pengaruh yang sama ke benda seperti
pengaruh dua atau lebih gaya tersebut. Resultan beberapa
gaya disebut juga jumlah gaya-gaya tersebut. Untuk
mendapatkan resultan gaya adalah sama dengan
menjumlahkan gaya-gaya yang beraksi. Dalam percobaan
ini kita akan mencari resultan dua gaya menggunakan cara
yang didefinisikan diatas. Sebagaibenda tempat kerja gaya
akan digunakan sebuah benda cincin. Masa benda cincin
cukup kecil sehingga dapat diabaikan dibandingkan dengan
besar gaya yang bekerja padanya. Ukurannya juga kecil
sehingga dapat dianggap sebagaisebuah titik.
C. ALATPERCOBAAN
Papan percobaan Neraca Peqas
Benda cincin Beban bercelah dan penqqantunq beban
Busur deraiat Puli(2)
Talinilon
D. PERSIAPAN PERCOBAAN
Rangkailah papan percobaan dan neraca pegas seperti dalam Gambar 2.4. Neraca Pegas dalam
posisi vertikal.
\
Gambar 2.3
Gaya dan gaya penyeimbang.
E. LANGKAH PERCOBAAN
Penyeimbang sebuah gaya
1. Gantung benda cincin pada pengait
yang ada pada neraca pegas
seperti terlihat pada Gambar 2.4.
2. Gantung beban bercelah
sedemikian rupa sehingga
massanya adalah 150 g pada
benda cincin seperti pada Gambar
2-4. Benda tersebut dalam
keadaan setimbang.
Beban 150 g menarik benda cincin
ke arah bawah sebesar 0,150 kg x
9,8 m/detik2 = 1,47 = 1,5 N.
Neraca Pegas mengukur gaya
yang bekerja pada benda cincin ke
arah atas. Karena benda dalam
keadaan setimbang, gaya ini
tentulah gaya penyetimbang atau
penyeimbang gaya gravitasi yang
bekerja pada beban yang
digantung.
Gambar2.4
Gaya gravitasi dan penyeimbangnya
<_- Penyeimbarg
4-- Benda cincin
I cava sra/itasi
J
\
Kesettutiangan )an ft.uattan Qaya
3. Baca gaya penyetimbang atau penyeimbang pada neraca pegas! Menunjukkan angka yangmendekati besar gaya gravitasikah, yaitu. = 1,5 N, neraca pegas?
Resultan Dua Gaya I'1. Rangkai alat percobaan seperti pada Gambar.2.S sedemikian rupa sehingga pada benda cincin
bekerja 3 gaya sembarang Fy F2 dand F3, dan setimbang pada titik tengah busur derajat.Catatan:
a. Sumbu X dan Y dibayangkan ada untuk kemudahan, dan tidak perlu digambar padapapan percobaan!
b. Banyaknya beban bercelah digambarkan pada gambar hanyalah contoh. Anda dapatmenggunakan banyak beban bercelah yang lain!
2. Atur busur derajat sedemikian rupasehingga garis hubung sudut 0o
dan 180" pada skala pada posisi
horizontal. Sebaiknya digunakanbantuan bidang miring dan talipenyipat tegaknya untukpengaturan ini.
3. Jika dibutuhkan, atur dan buatsudut a, B dan y cukup besarsedemikian rupa sehingga dapatdiukur dengan akurat.
4. Coba mengurangi pengaruhgesekan dengan menarik salahsatu beban dan kemudianmelepaskannya lagi.
5. Baca sudut a, B, dan Tpada busurderajat dan baca gaya F padaneraca pegas. Catat hasil itu dibawah ini.
q= ... "i 0= ... "; y= ...o; F= ...N.
catat m1 dan mz, dan hitung F1 dan F2 menggunakan persamaan F = fitg, ambil g = g,gm/detik2. Catat hasiltersebut pada bagian dibawah ini:
lTll= ... kg;-+ Fr =...N;tnz= ... kg;+ F2 - ... N.
Pada selembar kertas, dan menggunakan data di atas, gambarkan gaya F, F1 dan F2,dengan menganggap gaya F, Fr and F2 adarah gaya yang setitik tangkap (seasar). Besar(panjang) gaya F, Fr dan F2 haruslah dibuat sebanding dengan nilai-nilaiyang didapat padapengukuran di atas.
Gambar gaya Fe, gaya penyetimbang gaya F.
Gambar 2.5
Mencari resultan dua gaya
7.
8.
Kontln\aagan )aa Rosillan Qaga
9. Gambar parallelogram menggunakan F.r dan F2 sebagai sisi-sisinya. Lalu gambar
diagonalnya
Apa yang dapat Anda katakan mengenai diagonal ini dan F"?
F. KESIMPULAN
1. Jika percobaan telah dilakukan dengan baik, yaitu kesalahan yang terjadi kecil, seharusnya
didapatkan bahwa diagonal paralelogram FrFz adalah boleh dikatakan sama dengan F", baik
dalam panjang maupun arahnya. Karena Fr dan F2 dalam keadaan setimbang dengan F, F1
dan Fz secara bersama-sama merupakan penyetimbang gaya F. Oleh karen itu, F", atau
diagonal paralelogram itu, adalah sama dengan gabungan Fr dan F2. Gaya itu, F", adalah
resultan F,r dan Fz.
2. Secara grafik, resultan dua gaya seasal dapat ditentukan derlPgan menggambar vektor gaya
sebagai sisi-sisi paralelogram, dan selanjutnya menggambar diagonal paralelogram untuk
mendapat resultan dua gaya tersebut.
3. Konsekuensi logis pernyataan di atas ialah, jika ada lebih dari dua gaya, resultan dua gaya
dapat ditentukan, dan selanjutnya resultan dua gaya tadi dan gaya yang lain dapat juga
ditentukan dengan prinsip yang sama, dan demikian seterusnya
4. Sejumlah gaya setangkap dapat diganti dengan sebuah gaya tunggalyang disebut resultan gaya.
5. Benda dikatakan dalam keadaan setimbang jika memenuhi hubungan:
IF1= I (penjumlahan vektor)
G. PERTANYAAN
1. Tentukan secara.grafik resultan tiga gaya F1, F2danF3 pada Gambar
2.6.
2. Berpengaruhkan urutan penjumlahan gaya{aya dalam mencari
resultan ketiga gaya. Jelaskan jawaban Anda dengan
menggunakan Gambar 2.6!
Gambar 2.6
3. Jelaskan bagaimana cara Anda menentukan resultan 4 buah gaya!