Kes cttn 6ang a n &en)a Beutk ata n

PERCOBAAN 08

KESETIMBANGAN BENDA BERUKURAN

TUJUAN PERGOBAAN

Setelah melakukan percobaan ini siswa diharapkan dapat:1. Menyebut kondisi keadaan kesetimbangan untuk benda yang ada ukurannya.2. Menentukan benda berada dalam keadaan setimbang atau tidak, jika gaya-gaya yang

bekerja pada benda diketahui.

PENDAHULUAN

Anda telah mempelajari bahwa pada sebuah benda dapat bekerja dua gaya atau lebih. Persoalankita dalam percobaan ini adalah mencari/menemukan kondisi (persyaratan) benda yang beradapada keadaan.

Kesetimbangan adalah suatu keadaan ketika suatu benda tidak mengalami perubahan gerak.Karena ada dua jenis gerak, yaitu gerak translasi dan gerak rotasi, tidak ada perubahan gerakberarti tidak ada gerak translasi dan tidak ada gerak rotasi. Gerak translasi berkaitan dengangaya yang bekerja pada benda, dan gerak rotasiberkaitan dengan adanya momen gaya.

Dalam percobaan ini Anda akan menyelidiki keadaan setimbang suatu benda ketika sejumlahgaya bekerja pada benda sedemikian rupa sehingga benda ada dalam keadaan setimbang.Gaya-gaya yang bekerja pada benda adalah gaya-gaya sejajar.

ALAT PERCOBAAN

Papan percobaan Tuas

Pasak Penumpu Talinilon

Neraca Pegas Beban bercelah dan penggantung beban

Timbangan, misalkan Tipe Ohaus 311

(ika tersedia), tidak diberikan

Mistar,50 cm

D. PERSIAPAN PERCOBAAN1. Tentukan dan tandai pusat massa tuas dengan cara menyeimbangkannya pada

pensilyang diletakkan di atas meja sepertiterlihat pada Gambar 8.1.

sebuah

3.

Gambar 8.1

Mencari pusat massa tuas

Anda harus mengetahui besar gaya gravitasi yang bekerja pada tuas. Untuk mengetahui ini,gunakan neraca pegas untuk mengukur gaya tersebut, atau, jika timbangan tersedia,tentukan massa tuas menggunakan timbangan, dan hitung beratnya menggunakanpersamaan W= mg, gunakan g = 9,8 m/detik2. Catat nilai ini pada kolom yang sesuai padaTabel 8.1.

Rangkai alat percobaan seperti pada Gambar 8.2, tetapi Gambar 8.2 hanya sebuah ilustrasi,yang tidak perlu untuk diinterpretasikan.

Tuas

23

Kcs eeu Sang a n 7 an)a ? u aleata a

Catatan: pada gambar ditampilkan beberapa gaya yang bekerja pada sistem, yaitu F1, F2,, F3

dan Fa. Fg adalah gaya gravitasiyang bekerja pada tuas.

E. LANGKAH PERCOBAAN

a. Menggunakan titik penumpu sebagai acuan untuk menghitung momen gaya

1. Setimbangkan sistem dengan cara

menggeser pengait yang mengait

pada neraca pegas ke kiri atau ke

kanan tuas.

2. Tentukan besar F.r, Fz, dan fu (Fz

telah didapatkan di atas), dan catat

hasil percobaan pada kolom yang

sesuai pada Tabel 8.1. Besar gaya

Fa dapat dibaca pada neraca

pegas. Gaya F1 dan F2 harus

dihitung menggunakan hubungan

F = mg seperti percobaan

sebelumnya. Catat hasil ini pada

kolom yang sesuai pada Tabel 8.1.

Kita perlu mengetahui momen

gaya yang dihasilkan oleh tiap

gaya yang bekerja pada sistem.

Namuh, titik mana yang akan

digunakan sebagai acuan

menghitung momen gaya? Titik

mana saja dapat diambil. Untuk mudahnya, ambil titik S, yaitu titik tempat gaya F3 sebagai

titik acuan untuk menentukan momen gaya tiap gaya pada sistem. Dengan,memilih titik ini

momen gaya F4 tidak perlu dihitung. Sebab, momennya nol!

3. Ukur jarak tiap gaya ke titik acuan S, dan catat hasil yang didapatkan pada kolom yang

sesuai pada Tabel 8.1.

Tabel 8.1

lTll

(kg)

F1

(N)

d1

(m)

T1

(Nm)

ITl2

(kg)

F2

(N)

d2

(m)

T2

(Nm)

lfl3

(kg)

Fs

(N)

ds

(m)

t3

(Nm)

ffI4

(kg)

Fa

(N)

da

(m)

't4

(Nm)

F. PERHITUNGAN

a. Menggunakan titik penumpu sebagaititik acuan untuk menghitung momen gaya.

1. Lengkapikolom yang tersisa pada baris pertama Tabel8.1 dengan nilaiyang didapatkan dariperhitungan, yaitu besar gaya{aya dan momen gaya tiaptiap gaya tersebut.

Gambar 8.2

Persiapan percobaan

24

Kes cetuhanga n 7 en)a Benk ata n

2' Berikan tanda positif (+) atau negatif (-) pada nilai momen gaya sesuai arah putar tuas yangdiakibatkannya. Sebagai contoh, Anda dapat memberikan tanda - ke momen gaya yangmembuat tuas berputar ke arah yang berlawanan arah jarum jam dan tanda + untuk momengaya yang membuat tuas berputar searah jarum jam, atau sebaliknya.

3. Lakukan hal yang sama untuk gaya-gaya yang lain dengan tanda (+) untuk gaya yangmemutar tuas searah jarum jam dan tanda negative (-) untuk gaya yang berarah sebaliknya.

4' Hitung jumlah semua momen gaya sesuai tanda yang terkait pada masing-masing momengaya menggunakan persamaan: Lc,=........ (1)

5. Hitung jumlah semua gaya sesuai tanda yang terkait pada masing-masing gayamenggunakan persamaan: IFi =...... (2)

b' Memperhitungkan pengaruh berat benda pada tuas yang tidak begitu jelas kelihatan.Gaya yang tidak begitu kelihatan pengaruhnya pada percobaan ini berat pengait yang ada padatuas, sehingga:

1' Tentukan massa pengait menggunakan sebuah timbangan. Dengan menggunakan massayang didapatkan, hitung besar gaya gravitasi pada pengait tersebut. Neraca pegas mungkinjuga cukup bagus untuk pengukuran nilaitersebut.

2. Masukkan nilai ini ke dalam perhitungan pada persamaan (1) dan (2) di atas:

Izi = ........... sE-/2, i- ..,.....,.,

c' Menggunakan titik sembarang sebagai titik acuan untuk menghitung momen gayapada tuas.

1' Pilih sembarang titik lain pada tuas, sebaiknya titik yang ada di tuas, sebagai titik acuanuntuk penentuan jarak pada setiap gaya yang bekerja.

2' Ukur jarak (lengan gaya) untuk tiap gaya, dan catat hasil pengukuran pada kolom yangsesuai pada baris ke dua Tabel 8.1. Jika menurut pendapat Anda penting, masukkan jugapengaruh gaya yang disebabkan oleh berat pengait pada tuas.

3. Hitung monen gaya tiap gaya yang bekerja terhadap titik acuan yang dipirih.4' Hitung jumlah aljabar momen gaya dan jumlah aljabar gaya yang bekerja pada tuas seperti

sebelumnya:

ZFi=

PERTANYAAN1' Apa yang dapat Anda katakan mengenai jumlah gaya-gaya pada benda yang berada dalam

keadaan setimbang?

2' Apa yang dapat Anda katakan mengenai jumlah momen-momen gaya pada benda dalamkeadaan setimbang?

KESIMPULAN

Berdasarkan data yang didapatkan di atas, buat sebuah kesimpulan mengenai kondisi (kondisi-kondisi) kesetimbangan suatu benda.

25