kesetimbangan

Assalamu'alaikum wr wb

A. Apersepsi

kali ini kita akan berlajar tentang materi kesetimbangan. kesetimbangan adalah keadaan tak bergerak atau dalam keadaan lurus beraturan. sebuah benda dikatakna dalam keadaan setimbang adalah benda tersebut dalam keadaan diam/statis ayau bergerak lurus beraturan. Kesetimbangan pada benda terjadi apabila gaya dan torsi pada benda nol.
Jungkat-jungkit adalah salah satu contoh aplikasi keseimbangan benda tegar.

B. Tujuan Pembelajaran

1. Memahami konsep kesetimbangan dan faktor-faktor yang mempengaruhinya
2. Menentukan syarat-syarat Kesetimbangan benda.

C. Konten 

Dari gambar tersebut dapat memunjukkan bahwa,Dimana berat batang berada di tengah-tengah yang berguna sebagai penumpu batang jungkat jungkit.Jika papan jungkat-jungkit tersebut dinaiki oleh dua orang  seperti pada gambar ini,dengan berat anak yang berbeda dan berat badan yang berbeda pula maka posisi duduk anak tersebut ada yang dekat dengan poros dan ada yang menjauhi poros agar dapat dicapai sebuah keseimbangan. (onfisika,2014)

Amati vidio tentang kesetimbangan berikut ini

Apabila jarak antara poros dengan berat benda jauh maka usaha yang digunakan akan semakin sedikit. Tetapi apabila jarak antara poros dengan berat benda itu dekat maka usaha yang digunakan akan semakin besar. Jadi gambar anak yang sedang bermain jungkat-jungkit tersebut membuat papan jungkat-jungkit itu menjadi seimbang karena jarak mereka yang berbeda terhadap poros.

Apabila poros atau penumpu papan jungkat-jungkit tersebut diletakkan disebelah pinggir akan sulit didapatkan keseimbangan walaupun jarak berat benda dengan poros sudah jauh dan usaha yang digunakan akan semakin besar.Karena syarat sebuah benda agar seimbang yaitu resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut sama dengan nol.(onfisika,2014)

faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan :

1.  LETAK GARIS BERAT  
2. LUAS DASAR PENUMPU 
3.  MASSA OBYEK 
4.  GESEKAN, MAKIN BESAR GAYA GESEK MAKIN STABIL 
5.  POSISI SEGMEN- SEGMEN BADAN  

Syarat keseimbangan Benda Tegar :
1. resultan gaya  terhadap suatu titik sembarang sama dengan nol.
Persamaan : ΣF = 0

2. Resultan momen gaya harus bernilai nol
Persamaan : Στ = 0

Kesetimbangan Statis

 

Ambillah sebuah papan dan letakkan di atas tumpukan batu bata. Kemudian berikan gaya yang sama pada kedua sisi papan dengan arah berlawanan. Apa yang terjadi? Sekarang kita ubah letak gaya. Tekan papan ke arah bawah pada salah satu sisi dan dorong papan pada sisi yang lain usahakan bagian papan di atas tumpukan batu bata tidak bergeser. Apa yang terjadi? Skema yang kita lakukan seperti pada gambar di bawah ini.

a) Papan diberi 2 gaya yang sama F₁ = F₂ , kedua gaya segaris
b) Papan diberi 2 gaya yang sama tapi tidak segaris, ΣF = 0, tapi papan berotasi.

Dari gambar a diatas kita melihat jika memberikan 2 gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah pada benda-benda tidak akan bergeser atau tidak akan melakukan translasi, karena total gaya adalah nol. Benda akan diam. Bisakah kita mengatakan bila total gaya bernilai nol benda berada dalam kesetimbangan Gambar b diatas menunjukkan 2 gaya yang berlawanan dan sama besar tetapi memiliki garis gaya yang berbeda, benda ternyata bergerak dengan gerakan rotasi. Agar benda tidak berotasi maka torsi pada benda harus sama dengan nol. Sekarang kita dapat menyimpulkan benda berada dalam keadaan setimbang jika:

Total gaya = 0   →    

Total torsi = 0   →    

Jadi syaratnya adalah total gaya sama dengan nol dan total torsi sama dengan nol. Jika benda mula-mula diam, kemudian kita beri gaya dan torsi yang setimbang, maka benda akan tetap diam atau terjadi kesetimbangan  statis.

(fisikazone.2015)

Keseimbangan statis benda tegar dapat dibedakan atas tiga jenis, yaitu:

1.    Keseimbangan stabil

Keseimbangan yang dialami benda, dimana jika pada benda diberikan gangguan yang mengakibatkan posisi benda berubah, dan setelah gangguan tersebut dihilangkan benda akan kembali ke posisi semula.

2.    Keseimbangan Labil

Keseimbangan yang dialami benda, dimana jika pada benda diberikan gangguan yang mengakibatkan posisi benda berubah, dan setelah gangguan tersebut dihilangkan maka benda tidak kembali ke posisi semula.

3.    Keseimbangan Indiferen (netral)

Keseimbangan yang dialami benda, dimana jika pada benda diberikan gangguan yang mengakibatkan posisi benda berubah, dan setelah gangguan tersebut dihilangkan benda tidak akan kembali ke posisi semula, namun karna tidak mengubah kedudukan tiotik beratnya.

Berikut ini adalah contoh soal kesetimbangan:

Nomor 1

Seseorang memikul beban dengan tongkat AB homogen dengan panjang 2 m. Beban Diujung A = 100 N dan di B = 400 N. Jika batang AB setimbang, maka bahu orang itu harus diletakkan...

A. 0,75 m dari B

B. 1 m dari B

C. 1,5 m dari A

D. 1,6 m dari B

E. 1,6 m dari A

Pembahasan

Misalkan terlebih dahulu posisi tongkat dibahu orang lalu gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem tersebut.

Maka dari syarat kesetimbangan statis

∑Ʈ = 0

WB . x - WA . (2 - x) + N . 0 = 0 (torsi positif jika arah putaran searah jarum jam dan sebaliknya)

400 N . x - 100 N (2 - x) = 0

400 N . x = 100 N (2 - x) = 0

4x = 2 - x

4x + x = 2

5x = 2

x = 2/5 = 0,4 m

Jadi posisi bahu 0,4 m B atau 2 m - 0,4 m = 1,6 m dari A

Jawaban: E

D. Aktivitas

Untuk lebih memahami materi tentang kesetimbangan, temukan jawabannya pada simulasi phet kesetimbangan.

lakukan simulasi percobaan hukum hooke dengan panduan LKPD berikut :

Setelah kamu belajar tentang kesetimbangan, mari kita berlatih mengerjakan soal latihan berikut ini :

E. Kesimpulan

1. letak garis berat, luas dasar penumpu, massa objek, gesekan makain besar gaya gesek makin stabil, posisi segmen badan
2.  . Syarat keseimbangan Benda Tegar :
   1. resultan gaya  terhadap suatu titik sembarang sama dengan nol.
   Persamaan : ΣF = 0
   
   2. Resultan momen gaya harus bernilai nol
   Persamaan : Στ = 0

F. Soal Latihan

ProProfs - Kuis Kesetimbangan benda » Quiz Powered By ProProfs

G. Ulangan

Setelah mengikuti latihan soal, maka tibalah saatnya kita ulangan materi kesetimbangan. klik di sini untuk laman ulangan, lalu masukkan username dan passsword yang sudah saya berikan dikelas.