Kesetimbangan benda tegar adalah kondisi di mana momentum suatu benda bernilai nol. Yang artinya jika suatu benda awalnya diam, maka benda tersebut cenderung untuk diam. Contohnya pada lampu gantung yang tangkainya terbuat dari logam menyerupai rantai. Rantai tersebut bertujuan untuk menjaga keseimbangan lampu agar tetap kuat dan kokoh.
Tahukah anda jika kesetimbangan yang dialami pada lampu tersebut ternyata menggunakan prinsip keseimbangan benda tegar yang ada dalam fiksa. Lalu, apa itu kesetimbangan benda tagar?
Untuk mengetahuinya simak penjelasan dibawah ini tentang pengertian kesetimbangan benda tegar, jenis, syarat, rumus dan contoh soalnya dengan penjelasan terlengkap.
Baca Juga : Hukum Coulomb dan Penjelasannya
Pengertian Kesetimbangan Benda Tegar
Benda tegar adalah benda yang bentuknya tidak berubah saat diberi gaya dari luar. Benda tersebut dianggap sebagai suatu titik materi yang ukurannya dapat diabaikan. Hal tersebut berlaku jika benda dimasukkan dalam sistem partikel. Semua benda yang bekerja pada benda tersebut dianggap bekerja pada titik materi yang menyebabkan gerak translasi.
Kesetimbangan benda tegar adalah kondisi dimana momentum benda tegar sama dengan nol. Yang artinya jika suatu benda awalnya diam, maka benda tersebut cenderung untuk diam. Namun, jika awal benda tersebut bergerak dengan kecepatan konstan, maka ia akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.
Baca Juga : Hukum Pascal dan Penjelasannya
Syarat Kesetimbangan Benda Tegar
Syarat kesetimbangan yang berlakuu pada benda tegar adalah syarat kesetimbangan translasi dan rotasi. Berikut ini syarat yang harus dipenuhi pada kesetimbangan benda tegar, antara lain:
- Total gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol (ΣF=0)
- Total momen gaya (torsi) yang bekerja pada benda sama dengan nol (Στ=0)
Jenis-Jenis Kesetimbangan Benda Tegar
Berdasarkan kemampuan benda untuk kembali ke posisi semula, kesetimbangan benda tegar dibagi menjadi tiga, antara lain:
1. Kesetimbangan stabil (mantap)
Kesetimbangan stabil merupakan kemampuan benda untuk kembali ke posisi awal saat benda diberi gangguan. Adanya gangguan dapat menyebabkan posisi benda berubah (pusat gravitasi O naik). Perhatikan gambar dibawah ini:
2. Kesetimbangan labil (goyah)
Kesetimbangan labil terjadi ketika benda tidak bisa kembali keposisi awal ketika gangguan pada benda dihilangkan. Gangguan yang diberikan menyebabkan posisi benda berubah (pusat gravitasu O turun). Perhatikan gambar dibawah ini:
Benda dalam keadaan kesetimbangan stabil yang dapat mengalami gerak menggeser (translasi) atau mengguling (rotasi) saat diberi gaya dari luar. Syarat benda dikatakan mengalami translasi atau rotasi adalah sebagai berikut:
- Syarat benda bergerak secara translasi adalah (ΣF≠0) dan (Στ≠0)
- Syarat benda bergerak secara rotasi adalah (ΣF=0) dan (Στ≠0)
- Syarat benda bergerak secara transalasi dan rotasi adalah (ΣF≠0) dan (Στ≠0)
3. Kesetimbangan netral (indeferen)
Kesetimbangan netral terjadi ketika benda mendapat gangguan dimana pusat gravitasu O pada benda tidak naik dan tidak turun. Namun benda berada di posisi yang baru. Perhatikan gambar dibawah ini:
Baca Juga : Hukum Archimedes dan Penjelasannya
Rumus Kesetimbangan Benda Tegar
Secara matematis, persaaam dan rumus yang berlaku pada kesetimbangan benda tegar atau torsi adalah sebagai berikut:
τ = r F sinθ
Keterangan:
τ = torsi
r = jarak radial dari sumbu ke titik tangkap gaya
θ = sudut lancip antara garis-garus r dan F
Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar
Perhatikan pada gambar dibawah ini.
Sebuah batang homogen 100N dipakai sebagai tuas. Dimanakah seharusnya dipasang penyangga agar bebas 500N pada ujung yang satu dapat diimbangi dengan beban 200N pada ujung yang lain? Carilah beban pada penyangganya
Diketahui
W = 100N
F1 = 500N
F2 = 200N
Dijawab:
∑τ = 0
x 200 sin (900) + (x-L/2) 100 sin (900) – (L-x) 500 sin (900) = 0
200x + 100x – 50L – 500L + 500x = 0
x = 0.69L dari ujung kiri
Beban S yang menekan pada penyangga dapat dihitung dengan persamaan :
∑Fy = 0
S-200N – 100N – 500N = 0
S = 800N
Baca Juga : Hukum Newton 1 2 3 dan Penjelasannya
Demikian artikel mengenai Kesetimbangan Benda Tegar dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.