kesetimbangan

DAFTAR ISI

Kata Pengantar.................................................................................................................... ii

Daftar Isi............................................................................................................................. iii

BAB I

Pendahuluan........................................................................................................................ 1

A.      Latar Belakang................................................................................................................... 1

B.      Tujuan Penulisan................................................................................................................ 1

C.      Metode Penulisan............................................................................................................... 1

D.      Manfaat Penulisan.............................................................................................................. 1

BAB II

A.      Keseimbangan Benda Tegar............................................................................................... 2

a.       Keseimbangan Partikel..................................................................................... 2

b.      Keseimbangan Benda........................................................................................ 3

B.      Titik Berat........................................................................................................................... 3

C.      Momen Kopel..................................................................................................................... 3  

D.      Syarat-Syarat Statis Keseimbangan Benda Tegar.............................................................. 4  

E.       Jenis-Jenis Kesetimbangan................................................................................................ 5  

c.       Kesetimbangan Dinamis................................................................................... 5

d.      Kesetimbangan statis......................................................................................... 5

F.       Gerak Pada Kesetimbangan................................................................................................ 7

BAB III

Kesimpulan.......................................................................................................................... 8

DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................... 9

                               

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

        Sejarah arsitektur telah melahirkan para pemikir dan perancang bangunan yang karyanya sangat mengagumkan. Gabungan karya seni dan kekuatan yang kokoh menjadikan hasil karya itu bertahan lama mengukir sejarah. Kekuatan yang menopang keindahan itu terletak pada keseimbangan yang di rencanakan dengan baik. Pada pembahasan kali ini akan mempelajari materi tentang keseimbangan benda tegar.
Dalam benda tegar, ukuran benda tidak diabaikan. Sehingga gaya-gaya yang bekerja pada benda  mungkin menyebabkan gerak translasi dan rotasi terhadap suatu poros. Pada benda tegar di kenal titik berat.
      Salah satu contoh aplikasi titik berat adalah seorang peloncat indah yang sedang terjun ke kolam renang. Dia melakukan gerak berputar saat terjun.Peloncat indah itu menjalani gerak parabola yang bisa dilihat dari lintasan titik beratnya

        Jadi, lintasan gerak translasi dari benda tegar dapat ditinjau sebagai lintasan dari letak titik berat benda tersebut. Dari peristiwa ini tampak bahwa peranan titik berat begitu penting dalam menggambarkan gerak benda tegar.

        Cara untuk mengetahui letak titik berat suatu benda tegar akan menjadi mudah untuk benda-benda yang memiliki simetri tertentu, misalnya segitiga, kubus, balok, bujur sangkar, bola dan lain-lain. Yaitu d sama dengan letak sumbu simetrinya. Hal ini jelas terlihat pada contoh diatas bahwa letak titik berat sama dengan sumbu rotasi yang tidak lain adalah sumbu simetrinya.

B.     Tujuan Penulisan

1)      Mengetahui apa itu kesetimbangan ?

2)      Mengetahui apa itu benda tegar ?

3)      Mengetahui jenis-jenis kesetimbangan ?

C.     Metode Penulisan

      Dalam metode penulisan kami menggunakan metode studi pustaka dan browsing internet dalam penulisan makalah ini.

D.    Manfaat Penulisan

      Manfaat penulisan makalah ini adalah agar pembaca dapat mengetahui bagaimana kesetimbangan bisa membantu pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari. 

BAB II

KESETIMBANGAN

Kesetimbangan pada benda terjadi apabila gaya dan torsi pada benda nol, maka benda tidak akan mengalami perubahan gerak maupun rotasi. 

Artinya tidak ada gaya total yang bekerja pada benda itu atau total gaya bernilai nol.

A.    KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Kesetimbangan biasa terjadi pada :

·         Benda yang diam (statik), contoh : semua bangunan gedung, jembatan, pelabuhan, dan lain-lain.

·         Benda yang bergerak lurus beraturan (dinamik), contoh : gerak meteor di ruang hampa, gerak kereta api di luar kota, elektron mengelilingi inti atom, dan lain-lain.

1.        (gaya)

2.         (torsi)

Jadi syarat kesetimbangan 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.

Benda tegar adalah benda yang tidak berubah bentuknya karena pengaruh gaya dari luar.

a.      Keseimbangan Partikel                                                        

Penyebab gerak sumbu benda adalah gaya, dimana semakin besar gaya, maka semakin besar pula percepatan yang dialami. Partikel adalah benda yang ukurannya dapat diabaikan sehingga dapat digambarkan sebagai suatu titik materi. Akibatnya, jika gaya bekerja pada partikel titik tangkap gaya berada tepat pada partikel-partikel tersebut. Oleh karena itu, partikel hanya mengalami gerak translasi dan tidak mengalami gerak rotasi. 

Suatu partikel dikatakan dalam keadaan setimbang apabila resultan gaya yang bekerja pada partikel sama dengan nol.

ΣF = 0

Apabila partikel pada bidang xy, maka syarat kesetimbangan adalah resultan gaya pada komponen sumbu x dan sumbu y sama dengan nol

ΣF_x = 0

ΣF_y = 0

Berdasarkan Hukum I Newton, jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka percepatan benda menjadi nol. Artinya, bahwa partikel dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap. Apabila partikel dalam keadaan diam disebut mengalami kesetimbangan statis, sedangkan jika bergerak dengan kecepatan tetap disebut kesetimbangan dinamis.

b.      Keseimbangan Benda

Pada umumnya benda yang sedang bergerak mengalami gerak translasi dan rotasi. Suatu benda dikatakan setimbang apabila benda memiliki kesetimbangan translasi dan kesetimbangan rotasi. Dengan demikian, syarat kesetimbangan benda adalah resultan gaya dan momen gaya terhadap suatu titik sembarang sama dengan nol. Secara matematis dapat dituliskan:

ΣF_x = 0, ΣF_y = 0, dan Στ = 0 

B.     TITIK BERAT

Sebuah benda yang memenuhi syarat-syarat benda setimbang akan mempunyai suatu titik yang menjadi titik kesetimbangan benda itu. Titik ini biasa disebut titik berat. Pengertian titik berat yaitu titik tangkap resultan semua gaya yang bekerja pada benda. Pada benda-benda berukuran kecil, titik berat benda akan berimpit dengan pusat massa. Pusat massa merupakan tempat massa benda yang seakan-akan terkumpul (terpusat). Titik berat benda bergantung pada bentuk benda.

C.    MOMEN KOPEL

Kopel adalah pasangan dua buah gaya yang sejajar, sama besar, dan arahnya berlawanan. Pengaruh kopel terhadap sebuah benda adalah memungkinkan benda berotasi. Besarnya kopel dinyatakan dengan momen kopel yang merupakan hasil kali antara gaya dengan jarak antara kedua gaya tersebut.

Secara matematis dituliskan:

M = F.d

dengan:

M = momen kopel (Nm)

F = gaya (N)

d = jarak antara gaya (m)

Momen kopel merupakan besaran vektor. Momen kopel bertanda positif jika arah putarannya searah dengan putaran jarum jam dan negatif jika berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Perhatikan gambar berikut.

D.    SYARAT –  SYARAT KESEIMBANGAN STATIS BENDA TEGAR

            Sekarang mari kita melangkah lebih jauh. Kali ini kita mencoba melihat faktor-faktor apa saja yang membuat benda tetap dalam keadaan diam.

a.       Syarat Pertama

            Dalam hukum II Newton, kita belajar bahwa jika terdapat gaya total yang bekerja pada sebuah benda (benda dianggap sebagai partikel tunggal), maka benda akan bergerak lurus, di mana arah gerakan benda = arah gaya total. Kita bisa menyimpulkan bahwa untuk membuat sebuah benda diam, maka gaya total harus = 0. Gaya total = Jumlah semua gaya yang bekerja pada benda.

Secara matematis bisa kita tulis seperti ini :

ΣƮ = 0

Persamaan Hukum II Newton :

Σ F= m a

            Ketika sebuah benda diam, benda tidak punya percepatan (a). Karena percepatan (b) = 0, maka persamaan di atas berubah menjadi :

Σ F x= 0          

Σ F y = 0         

b.      Syarat Kedua

            Dalam dinamika rotasi, kita belajar bahwa jika terdapat torsi total yang bekerja pada sebuah benda (benda dianggap sebagai benda tegar), maka benda akan melakukan gerak rotasi. Dengan demikian, agar benda tidak berotasi (baca : tidak bergerak), maka torsi total harus = 0. Torsi total = jumlah semua torsi yang bekerja pada benda

E.     JENIS-JENIS KESETIMBANGAN  

          

a)      Kesetimbangan Dinamis

Kesetimbangan dinamis terbagi menjadi dua jenis yaitu :

a.       Kesetimbangan Homogen

b.      Kesetimbangan Heterogen

Biasa nya kesetimbangan jenis ini lebih banyak terjadi pada zat-zat seperti :

        CaO(s)+SO2(g)               CaSO3(s)

Namun kesetimabangan ini pun juga terdapat dalam dunia fisika didalam kehidupan sehari-hari contohnya :  orang yang sedang menaiki tangga escalator yang bergerak turun. Jika kecepatan naiknya orang tersebut sama dengan kecepatan turunnya eskalator, maka dikatakan mengalami ke setimbangan dinamis.

b)     Kesetimbangan Statis

1. Kesetimbangan stabil 

    Kesetimbangan stabil atau mantap adalah kesetimbangan yang terjadi pada benda yang apabila dipengaruhi gaya akan kembali ke posisi semula, begitu gaya dihilangkan. Gambar berikut menunjukkan sebuah bola yang tergantung bebas pada sebuah tali. 

Jika bola digerakkan atau diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola akan segera kembali ke posisi semula. Kesetimbangan stabil ditandai dengan naiknya kedudukan titik berat benda jika dipengaruhi gaya.

2.  Kesetimbangan labil 

     Kesetimbangan labil adalah kesetimbangan yang terjadi pada benda yang apabila dipengaruhi gaya tidak kembali ke posisi semula. Gambar berikut menunjukkan sebuah bola yang tergantung di atas tongkat. 

Jika bola digerakkan atau diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola tidak akan kembali ke posisi semula. Kesetimbangan labil ditandai dengan turunnya kedudukan titik berat benda jika dipengaruhi gaya.

3. Kesetimbangan netral

    Kesetimbangan netral atau indeferen adalah kesetimbangan yang terjadi pada benda yang apabila dipengaruhi gaya akan mengalami perubahan posisi, tetapi tidak mengalami perubahan titik berat. Gambar berikut menunjukkan sebuah bola yang berada pada lantai mendatar. 

Jika bola diberi gaya kemudian dihilangkan, maka bola akan bergerak dan diam pada posisi yang berbeda. Kesetimbangan netral ditandai dengan tidak adanya perubahan (naik atau turunnya) kedudukan titik berat benda

F.     GERAK PADA KESETIMBANGAN

1). Gerak translasi

      dapat didefinisikan sebagai gerak pergeseran suatu benda dengan bentuk dan lintasan yang sama di setiap titiknya. Jadi sebuah benda dapat dikatakan melakukan gerak translasi (pergeseran) apabila setiap titik pada benda itu menempuh lintasan yang bentuk dan panjangnya sama. Contoh gerak translasi silahkan lihat gambar di bawah ini.

Syarat keseimbangan translasi

Σ F_x = 0
Σ F_y = 0
Σ τ = 0 

2). Gerak Rotasi

      gerak rotasi dapat didefinisikan sebagai gerak suatu benda dengan bentuk dan lintasan lingkaran di setiap titiknya. Jadi, benda disebut melakukan gerak rotasi jika setiap titik pada benda itu (kecuali titik-titik pada sumbu putar) menempuh lintasan berbentuk lingkaran. Sumbu putar adalah suatu garis lurus yang melalui pusat lingkaran dan tegak lurus pada bidang lingkaran. Contoh gerak rotasi silahkan lihat gambar di bawah ini.

Gambar di atas merupakan contoh gerak rotasi, di mana setiap titik pada benda yang berotasi bergerak melingkar mengelilingi sumbu putarnya.

Pada gerak rotasi, sesuatu yang menyebabkan benda untuk berotasi atau berputar disebut momen gaya atau torsi. Konsep momen gaya atau torsi dapat dilihat pada saat kita melepaskan mur baut dengan menggunakan

Syarat kesetimbangan rotasi

Σ F_x = 0
Σ F_y = 0

Σ τ = 0

BAB III

Kesimpulan

       Pertama, jika titik berat benda berada di bawah titik tumpuh, maka benda selalu berada dalam keseimbangan stabil (benda masih bisa bergerak kembali ke posisi semula setelah puas jalan-jalan). Contohnya adalah ketika sebuah benda digantung dengan tali. Untuk kasus seperti ini, titik berat benda selalu berada di bawah titik tumpuh (titik tumpuh berada di antara tali dan tiang penyanggah).

       Kedua, jika titik berat benda berada di atas titik tumpuh, keseimbangan bersifat relatif. Benda bisa berada dalam keseimbangan stabil, benda juga bisa berada dalam keseimbangan labil/tidak stabil. Apabila setelah didorong, posisi benda masih bisa kembali ke posisi semula (benda berada dalam keseimbangan stabil). Sebaliknya, apabila setelah didorong, posisi benda tidak bisa kembali ke posisi semula. Benda akan terus berguling ria ke kanan (benda berada dalam keseimbangan tidak stabil/labil)

       Ketiga, keseimbangan benda sangat bergantung pada bentuk/ukuran benda. Benda yang kurus dan langsing berada dalam keseimbangan tidak stabil jika posisi berdiri benda tersebut. Alas yang menopang benda tidak lebar. Ketika disentuh sedikit saja, benda langsung tumbang. Perhatikan posisi titik berat dan titik tumpuh. Sebaliknya, benda yang gemuk lebih stabil. Alas yang menopang benda lumayan lebar.

        Keempat, keseimbangan benda tergantung pada jarak titik berat dari titik tumpuh. Jika posisi berdiri benda berada dalam keseimbangan tidak stabil. Angin niup dikit aja, benda langsung berguling ria. bandingkan dengan contoh benda kurus sebelumnya.

        Sebaliknya, jika posisi benda berada dalam keseimbangan stabil. Sekarang perhatikan jarak antara titik berat dan titik tumpuh. Ketika benda berdiri, jarak titik berat dan titik tumpuh lumayan besar. Ketika benda tidur, jarak antara titik berat dan titik tumpuh sangat kecil.

        Kita bisa menyimpulkan bahwa keseimbangan benda sangat bergantung pada jarak titik berat dari titik tumpuh. Semakin jauh si titik berat dari si titik tumpuh, keseimbangan benda semakin tidak stabil. Sebaliknya, semakin dekat si titik berat dari si titik tumpuh, keseimbangan benda semakin stabil.

                                         DAFTAR PUSTAKA

1.      http://www.fisikazone.com  

2.      http://makeyousmarter.blogspot.co.id/2015/11/keseimbangan-benda-tegar-dan-titik-berat.html

3.      https://sainsmini.blogspot.co.id/2015/12/jenis-jenis-kesetimbangan-pada-benda.html

4.      https://www.academia.edu/10825439/KESEIMBANGAN_BENDA_TEGAR