Kesetimbangan Benda Tegar : Pengertian dan Contoh Soal

Zsmart.id. - Pada artikel kali imi, kita akan membahas materi mengenai kesetimbangan benda tegar meliputi syarat-syarat kesetimbangan, persamaan matematis serta contoh soal 

Pengertian Kesetimbangan

Pernahkan kamu melihat benda dalam keadaan diam ? Mengapa bisa terjadi ? Kondisi benda atau partikel yang berada dalam keadaan diam dikarenakan jumlah resultan atau total gaya yang bekerja pada benda tersebut bernilai nol. Lebih lanjut, konsep ini juga berlaku untuk benda tegar yakni kondisi di mana posisi pusat massa  dari benda tegar tersebut tetap seingga total gaya yang dialami bernilai nol. Sebuah benda tegar dapat mengalami rotasi meskipun pusat massanya berada dalam keadaan diam tetapi dalam kondisi tersebut bukanlah dikatakan sebagai kesetimbangan statis. Olehnya, kondisi kedua apabila suatu objek atau benda tegar dikatakan berada dalam keadaan setimbang adalah jumlah torsi untuk semua sumbu putarnya haruslah bernilai nol. Kondisi ini memberikan kita kemudahan untuk memilih sembarang sumbu untuk menentukan nilai torsi-torsinya. Sehingga, dapat kita simpulkan bahwa terdapat dua kondisi apabila sebuah benda tegar dikatakan berada dalam posisi kesetimbangannya yakni : 

1. Jumlah total gaya eksternal yang bekerja pada benda tersebut bernilai nol.
2. Jumlah total torsi pada setiap titik benda haruslah bernilai nol. 

Secara matematis, dua kondisi ini dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan :

Contoh Soal Kesetimbangan

Sebuah benda A bermassa 2kg diletakkan pada ujung sebuah papan yang panjangnya 3m seperti yang terlihat pada gambar. Tentukan massa benda B yang terletak 0.5m dari ujung papan, agar papan berada dalam keadaan setimbang dan besar gaya tahan dari bangun segitiga !

Pada gambar di atas, terlihat bahwa sumbu putar berada di bangun segitiga sebagai tumpuan. Selanjutnya, kita menggunaan konsep kesetimbangan :

di sini, kita mengambil nilai torsi positif jika berlawanan arah jarum jam.

terliaht bahwa agar sistem berada dalam keadaan setimbang, maka benda seberat 30N atau bermassa 3kg harus diletakkan sejauh 1m dari sumbu putarnya. Untuk mencari berapa gaya yang dihasilkan oleh bangun segitiga (penumpu) terhadap papan, maka kita gunakan lagi syarat kesetimbangan, yakni :

arah gaya ke bawah bernilai positif, sehingga :

dari hasil perhitungan ini, terlihat bahwa gaya normal yang dihasilkan oleh tumpuan segitiga tersebut yakni sebesar 50N.

Sekian informasi mengenai kesetimbangan benda tegar beserta contoh soal. Semoga bermanfaat !

Share :