Penerapan
Keseimbangan Benda Tegar
1. Pemikul Buah
Kesetimbangan
adalah keadaan sistem atau benda tidak ada gaya atau tidak ada torsi yang
bekerja atau resultannya bernilai nol. Benda
tegar didefinisikan sebagai benda yang tidak mengalami perubahan bila diberi
gaya luar dan torsi (t).Syarat kesetimbangan untuk benda yang dianggap sebagai
partikel adalah resultan gaya atau torsi yang bekerja pada benda tersebut
sama dengan nol (St = 0) dan benda dalam keadaan diam. Pada benda setimbang berlaku ∑Fx dan ∑y = 0, serta ∑τ = 0.
Sebagai
contoh penerapan konsep kesetimbangan benda tegar, kami menggunakan aplikasi
kesetimbangan benda tegar pada seorang penjual Buah.
2. Pada Ayunan Yang Diam
Kesetimbangan
merupakan keadaan sistem atau benda, tidak ada gaya atau torsi bekerja atau
resultannya nol. Benda tegar didefinisikan sebagai benda yang tidak mengalami
perubahan bila diberi gaya luar dan torsi ( = 0) dan benda
dalam keadaan diam.tSSyarat kesetimbangan
untuk benda yang dianggap sebagai partikel adalah resultan gaya atau torsi
yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.
Aplikasi kesetimbangan benda tegar dapat diterapkan pada ayunan yang diam (tidak sedang berayun)
Aplikasi kesetimbangan benda tegar dapat diterapkan pada ayunan yang diam (tidak sedang berayun)
dari
gambar tersebut dapat digambar sketsa ayunan beserta torsi dan gaya yang
bekerja di ayunan.
3. Pada
Penjual Terompet
Sistem
berada dalam kesetimbangan, jadi dapat digunakan kondisi kesetimbangan
torsi-torsi gaya. Dapat dinyatakan momen-momen gaya untuk sistem yang setimbang
di sembarang titik pada sistem.
4.
Pada
Penjual Cobek
Yang
dimaksud dengan kesetimbangan adalah keadaan system atau benda yang pengaruh
dan gaya torsi nol. Sedangkan benda tegar sendiri berarti ukuran dan bentuk
benda tidak berubah karena pengaruh gaya dan torsi. Pada benda setimbang
berlaku ∑Fx dan ∑y = 0, serta ∑τ = 0.
5. Pada layar LCD gantung
Syarat
suatu benda berada dalam keadaan setimbang adalah jika jumlah momen gaya atau
torsi sama dengan nol. Momen gaya atau torsi dilambangkan dengan simbol τ (baca: Tau) dengan satuan Nm (baca:
Newton meter). Torsi adalah tenaga putar, yaitu kemampuan gaya F
untuk memutar benda pada poros sejauh R.
Kesetimbangan artinya keadaan benda tidak ada gaya
atau torsi yang bekerja atau resultannya nol. Benda tegar adalah benda yang
tidak mengalami perubahan karena pengaruh gaya dan torsi.
6. Pada Lampu Lalu Lintas
Seperti
permasalahan yang akan kami bahas tentang lampu
lalu lintas ini, ia termasuk
dalam benda tegar karena pengaruh gaya dan torsi sama dengan nol. Hal itu dapat
di buktikan dari gambar berikut ini. Yakni gaya berat dari W1 dan W0 disamakan oleh gaya dari fs dan
gaya T ( tegang tali ). Gaya W1 dan
W0 yang arahnya ke
bawah searah jarum jam ( CW ) disamakan oleh gaya fs dan gaya T yang arahnya
keatas berlawanan jarum jam ( CCW ).
7. Pada
Jembatan
Kesetimbangan statis
banyak diaplikasikan dalam bidang teknik, khususnya yang berhubungan dengan
desain struktur jembatan. Anda mungkin sering melewati jembatan untuk
menyeberangi sungai atau jalan. Menurut Anda, bagaimanakah kesetimbangan statis
suatu jembatan jika dijelaskan secara Fisika?
Suatu jembatan sederhana dapat dibuat
dari batang pohon atau lempengan batu yang disangga di kedua ujungnya. Sebuah
jembatan, walaupun hanya berupa jembatan sederhana, harus cukup kuat menahan
berat jembatan itu sendiri, kendaraan, dan orang yang menggunakannya. Jembatan
juga harus tahan terhadap pengaruh kondisi lingkungan. Seiring dengan
perkembangan jaman dan kemajuan teknologi, dibuatlah jembatan-jembatan yang
desain dan konstruksinya lebih panjang dan indah, serta terbuat dari material
yang lebih kuat dan ringan, seperti baja. Secara umum, terdapat tiga jenis
konstruksi jembatan. Marilah pelajari pembahasan kesetimbangan gaya-gaya yang
bekerja pada setiap jenis jembatan berikut.
8.
Jembatan kantilever
adalah jembatan panjang yang mirip dengan jembatan sederhana yang terbuat
dari batang pohon atau lempengan batu, tetapi penyangganya berada di tengah.
Pada bagian-bagiannya terdapat kerangka keras dan kaku (terbuat dari besi atau
baja). Bagianbagian kerangka pada jembatan kantilever ini meneruskan beban yang
ditanggungnya ke ujung penyangga jembatan melalui kombinasi antara tegangan dan
regangan. Tegangan timbul akibat adanya pasangan gaya yang arahnya menuju satu
sama lain, sedangkan regangan ditimbulkan oleh pasangan gaya yang arahnya
saling berlawanan.
Kombinasi antara pasangan gaya yang
berupa regangan dan tegangan, menyebabkan setiap bagian jembatan yang berbentuk
segitiga membagi berat beban jembatan secara sama rata sehingga meningkatkan
perbandingan antara kekuatan terhadap berat jembatan. Pada umumnya, jembatan
kantilever digunakan sebagai penghubung jalan yang jaraknya tidak terlalu jauh,
karena jembatan jenis ini hanya cocok untuk rentang jarak 200 m sampai dengan
400 m.
9.
Jembatan lengkung
adalah jembatan yang konstruksinya berbentuk busur setengah
lingkaran dan memiliki struktur ringan dan terbuka. Rentang maksimum yang dapat
dicapai oleh jembatan ini adalah sekitar 900 m. Pada jembatan lengkung ini,
berat jembatan serta beban yang ditanggung oleh jembatan (dari kendaraan dan
orang yang melaluinya) merupakan gaya-gaya yang saling berpasangan membentuk
tekanan. Oleh karena itu, selain menggunakan baja, jembatan jenis ini dapat
menggunakan batuan-batuan sebagai material pembangunnya. Desain busur jembatan
menghasilkan sebuah gaya yang mengarah ke dalam dan ke luar pada dasar
lengkungan busur.
10.
Jembatan gantung
adalah
jenis konstruksi jembatan yang menggunakan kabel-kabel baja sebagai
penggantungnya, dan terentang di antara menara-menara. Setiap ujung kabel-kabel
penggantung tersebut ditanamkan pada jangkar yang tertanam di pinggiran pantai.
Jembatan gantung menyangga bebannya dengan cara menyalurkan beban tersebut
(dalam bentuk tekanan oleh gaya-gaya) melalui kabel-kabel baja menuju menara
penyangga. Kemudian, gaya tekan tersebut diteruskan oleh menara penyangga ke
tanah. Jembatan gantung ini memiliki perbandingan antara kekuatan terhadap
berat jembatan yang paling besar, jika dibandingkan dengan jenis jembatan
lainnya. Oleh karena itu, jembatan gantung dapat dibuat lebih panjang, seperti
Jembatan Akashi-Kaikyo di Jepang yang memiliki panjang rentang antarmenara 1780
m.
Dalam benda tegar, ukuran benda tidak diabaikan. Sehingga
gaya-gaya yang bekerja pada benda hanya mungkin menyebabkan gerak translasi dan
rotasi terhadap suatu poros. Pada benda tegar di kenal titik berat.
Salah satu contoh aplikasi titik berat adalah tim acrobat yang membentuk piramid, lalu berjalan di atas tali yang terhubung dengan ketinggian 20 m.
Salah satu contoh aplikasi titik berat adalah tim acrobat yang membentuk piramid, lalu berjalan di atas tali yang terhubung dengan ketinggian 20 m.
