Contoh soal kesetimbangan benda tegar

Contoh soal kesetimbangan benda tegar dan pembahasan.

1. F1 = 10 N, F2 = 15 N dan F4 = 10 N, bekerja pada balok ABCD seperti pada gambar. Panjang balok ABCD adalah 20 meter. Tentukan F3 agar balok setimbang statis. Abaikan massa balok.
Pembahasan :

Kesetimbangan benda tegar - 1Kesetimbangan benda tegar - 2

2. Kotak A (10 kg) dan B (20 kg) diletakkan di atas papan kayu. Panjang papan = 10 meter. Jika kotak B diletakkan 2 meter dari titik tumpuh, pada jarak berapa dari titik tumpuh kotak A harus diletakkan sehingga papan tidak berotasi ?   (g = 10 m/s2)

Pembahasan :

Langkah 1 : menggambarkan diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda

Kesetimbangan benda tegar - 3

Langkah 2 : menyelesaikan soal

Perhatikan diagram di atas. Gaya yang bekerja pada papan adalah gaya berat kotak B (wB), gaya berat kotak A (wA), gaya berat papan (w papan) dan gaya normal (N). Titik tumpuh merupakan sumbu rotasi. Gaya berat papan (w papan) dan gaya normal (N) berhimpit dengan titik tumpuh / sumbu rotasi sehingga lengan gayanya nol. w papan dan N tidak dimasukkan dalam perhitungan.

Torsi 1 = torsi yang dihasilkan oleh gaya berat kotak B (torsi bernilai positif)

Kesetimbangan benda tegar - 4Torsi 2 = torsi yang dihasilkan oleh gaya berat kotak A (torsi bernilai negatif)

Kesetimbangan benda tegar - 5Papan setimbang statis jika torsi total = 0.

Kesetimbangan benda tegar - 6Agar papan setimbang statis maka benda A harus diletakkan 4 meter dari titik tumpuh.