Benda Tegar [PDF]

Citation preview

BENDA TEGAR



MAKALAH Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Tugas Kelompok Fisika Dasar Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Palembang



KELOMPOK 6 Amarullah



: 132018068



Akbar Anugrah



: 132018069



PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG 2020



KATA PENGANTAR



Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Puji syukur kehadirat Allah SWT Dzat penguasa alam semesta yang telah memberikan taufiq, rahmat, hidayah serta inayahnya sehingga saya dapat beraktivitas untuk menyusun dan menyelesaikan makalah yang berjudul “ Benda Tegar “ ini. Tapi saya berharap karya ilmiah ini dapat membantu dan menambah wawasan saudara-saudari yang ingin lebih memahami atau mengetahui sekilas tentang Benda Tegar. Adapun makalah mengenai Benda Tegar ini telah kami usahakan semaksimal mungkin untuk memenuhi salah satu syarat untuk mengikuti presentasi mata kuliah Fisika Dasar 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Palembang. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.



Palembang, 24 Oktober 2020



Kelompok 6



ii



iii



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR...........................................................................................................................ii DAFTAR ISI........................................................................................................................................iii BAB 1 PENDAHULUAN.....................................................................................................................1 1.1 Latar Belakang.............................................................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah........................................................................................................................1 1.3 Tujuan Masalah...........................................................................................................................1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................................................2 2.1 Benda Tegar.................................................................................................................................2 2.2 Keseimbangan Benda Tegar........................................................................................................2 2.2.1  keseimbangan stabil............................................................................................................3 2.2.2 keseimbangan labil...............................................................................................................4 2.2.3 keseimbangan netral............................................................................................................4 2.3. Kesetimbangan Partikel..............................................................................................................4 2.3.1 kesetimbangan Benda..........................................................................................................5 BAB III PENUTUP...............................................................................................................................7 3.1 Kesimpulan..................................................................................................................................7 3.2 Saran............................................................................................................................................7 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................................8



ii



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan bentuk bila gaya dikerjakan pada benda tersebut. Benda tegar akan melakukan gerak translasi apabila gaya yang diberikan pada benda tepat mengenai suatu titik yang yang disebut titik berat. Titik berat merupakan titik dimana benda akan berada dalam keseimbangan rotasi (tidak mengalami rotasi). Pada saat benda tegar mengalami gerak translasi dan rotasi sekaligus, maka pada saat itu titik berat akan bertindak sebagai sumbu rotasi dan lintasan gerak dari titik berat ini menggambarkan lintasan gerak translasinya,misalnya tongkat pemukul kasti, kemudian kita lempar sambil sedikit berputar.



1.2 Rumusan Masalah Adapun hal yang akan dibahas mengenai Benda Tegar pada makalah ini adalah: 1. Apa itu Benda Tegar? 2. Mengetahui apa itu Keseimbangan Benda Tegar?



1.3 Tujuan Masalah Tujuan dari pembahasan mengenai Benda Tegar pada makalah ini adalah : 1. Dapat memahami apa itu Benda Tegar 2. Dapat memahami apa itu Keseimbangan Benda Tegar?



1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Benda Tegar Benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan bentuk bila gaya dikerjakan pada benda tersebut. Benda tegar akan melakukan gerak translasi apabila gaya yang diberikan pada benda tepat mengenai suatu titik yang yang disebut titik berat. Benda tegar adalah suatu benda yang bentuknya tidak berubah saat diberi gaya dari luar. Benda dianggap sebagai suatu titik materi yang ukurannya bisa diabaikan. Hal itu berlaku jika benda dimasukkan dalam sistem partikel. Semua gaya yang bekerja pada benda tersebut hanya dianggap bekerja pada titik materi yang menyebabkan terjadinya gerak translasi (∑F = 0) 2.2 Keseimbangan Benda Tegar Keseimbangan Benda Tegar dapat di artikan suatu benda yang berada dalam keadaan yang setimbang atau seimbang. Kesetimbangan benda tegar merupakan suatu keadaan dimana mimentum sebuah benda tegar bernilai nol. Nilai nol di sini menunjukkan keadaan yang setimbang. Jika suatu benda pada mulanya dalam kondisi diam, maka benda tegar tersebut akan tetap diam(mempertahankan kondisinya). Akan tetapi jika suatu benda tegar pada awalnya berada dalam kondisi bergerak dan pergerakan tersebut memliki kecepatan konstan, maka benda tegar tersebut akan tetap mengalami pergerakan dengan kecepatan yang konstan Rumus dan persamaan matematis Kesetimbangan Benda Tegar ditulis sebagai berikut: t = r F sinθ



Keterangan: t = torsi r = jarak radial dari sumbu ke titik tangkap gaya θ = sudut lancip antara garis-garis r dan F



Momen gaya dapat didefinisikan sebagai gaya yang cenderung mengubah perbedaan arah sumbu.



2



t = Fd Keterangan: F = gaya yang bekerja pada objek (N). Gaya ini cenderung memutar benda d = jarak (tegak lurus) dengan gaya ke sumbu (m) t = torsi atau momen gaya (Nm) Dalam keseimbangan benda tegar, ada distribusi gaya yang diamati berdasarkan sumbu, sumbu x dan sumbu y. Fx = F cos Fy = F sin Dengan: θ adalah sudut yang dibentuk antara gaya F dan sumbu x. 



Ketentuan Keseimbangan translasi







Ketentuan Kesetimbangan Rotasi







Ketentuan Secara Menggelinding



2.2.1  keseimbangan stabil Keseimbangan stabil adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke posisi semula saat benda diberi gangguan. Gangguan tersebut mengakibatkan posisi benda berubah (pusat gravitasi O naik).



3



2.2.2 keseimbangan labil Keseimbangan labil terjadi jika benda tidak bisa kembali ke posisi semula saat gangguan pada benda dihilangkan. Gangguan yang diberikan menyebabkan posisi benda berubah (pusat gravitasi O turun).



2.2.3 keseimbangan netral Keseimbangan netral terjadi jika benda mendapatkan gangguan di mana pusat gravitasi O pada benda tidak naik atau tidak turun. Akan tetapi, benda berada di posisinya yang baru.



2.3. Kesetimbangan Partikel Partikel adalah benda yang ukurannya dapat diabaikan dan hanya mengalami gerak translasi (tidak mengalami gerak rotasi) sehingga dapat digambarkan sebagai suatu titik materi. Semua gaya yang bekerja pada benda yang dianggap partikel hanya menyebabkan gerak translasi ( benda tidak mengalami gerak rotasi). Maka, syarat kesetimbangan partikel adalah jika resultan gaya luar yang bekerja pada partikel tersebut sama dengan nol. Dengan kata lain, suatu partikel dikatakan seimbang bila partikel tersebut tidak mengalami percepatan ( α = 0 ) yang berarti benda tersebut tidak mengalami resultan gaya luar ( SF = 0 ) Dalam keadaan seimbang, keadaan partikel dapat berada dalam keseimbangan statik (diam) atau dalam keseimbangan mekanik ( bergerak lurus beraturan dengan v  tetap )



4



Apabila terdapat 3 buah gaya yang bekerja pada suatu titik partikel dan partikel tersebut berada dalam keadaan seimbang maka berlaku hubungan: 2.3.1 kesetimbangan Benda Sebuah benda tegar berada dalam keseimbangan mekanis bila dilihat dari suatu kerangka acuan inersial, jika : a. percepatan linear pusat massanya sama dengan nol, apm = 0. b. percepatan sudutnya sama dengan nol, a = 0. Untuk vpm = 0 dan w = 0 disebut keseimbangan statik. Bila apm = 0, maka Feks = 0. Untuk gaya-gaya dalam ruang ( 3 dimensi) diperoleh :                         F1x + F2x + ... + Fnx = 0 atau å Fx = 0                         F1y + F2y + ... + Fny = 0 atau å Fy = 0                         F1z + F2z + ... + Fnz = 0 atau å Fz = 0 Bila a = 0, maka teks = 0 dan diperoleh                         t1x + t2x + ... + tnx = 0 atau åtx = 0                         t1y + t2y + ... + tny = 0 atau åty = 0                         t1z + t2z + ... + tnz = 0 atau åtz = 0 Dalam kasus tertentu dimana gaya-gaya hanya terletak pada satu bidang, (misalkan bidang xy) diperoleh :                         F1x + F2x + ... + Fnx = 0 atau å Fx = 0                         F1y + F2y + ... + Fny = 0 atau å Fy = 0                         t1z + t2z + ... + tnz = 0 atau åtz = 0 åtz = 0 ini terhadap sembarang titik pada benda tegar tersebut.



5



Contoh Soal 1



Berdasarkan rumus titik berat, diperoleh:



Jadi, koordinat titik berat bangun tersebut adalah (2,45; 3,47)



6



BAB III PENUTUP 3.1 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. Setelah bergerak, titik beratnya masih berada di sebelah kiri titik tumpuh, sehingga benda masih bisa kembali ke posisi semula. 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. 3.2 Saran Penulis banyak berharap para pembaca  memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan penulisan makalah di kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca pada umumnya



7



DAFTAR PUSTAKA



Keseimbangan Benda Tegar – Fisika. (n.d.). Retrieved 10 26, 2020, from Quipper: https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/keseimbangan-benda-tegar-fisika-kelas11/#:~:text=Keseimbangan%20benda%20tegar%20adalah%20kondisi,tersebut%20akan %20cenderung%20untuk%20diam. S. Pd, N. A. (n.d.). Kesetimbangan Benda Tegar: Pengertian – Rumus Contoh Soal. Retrieved 10 26, 2020, from haloedukasi: https://haloedukasi.com/kesetimbangan-bendategar#:~:text=Syarat%20kesetimbangan%20Benda%20Tegar%3A,dengan%20persamaan %20%3A%20%CE%A3F%20%3D%200. Waladain, B. (2015, Juni 9). kesetimbangan benda tegar. Retrieved 10 26, 2020, from materi-materi semua pelajaran: https://yokijayabustami.blogspot.com/2015/06/kesetimbangan-bendategar.html



8