Pada pelajaran fisika sebelumnya, telah dipelajari pokok bahasan dinamika partikel eta errotazio-dinamika. Dalam dinamika partikel kita mempelajari partikel yang bergerak translasi (mugimendu zuzena, mugimendu zirkularra, mugimendu parabolikoa). Dalam dinamika rotasi, kita mempelajari benda tegar yang berotasi. Dalam pokok bahasan ini, kita mempelajari benda yang berada dalam kesetimbangan. Terdapat dua jenis kesetimbangan, yakni kesetimbangan statis dan kesetimbangan dinamis. Sesuai dengan hukum I Newton, suatu benda setimbang statis jika benda diam dan benda setimbang dinamis jika benda bergerak dengan kecepatan konstan. Tulisan ini lebih menitikberatkan pada pembahasan mengenai kesetimbangan statis (benda diam).
Konsep kesetimbangan benda tegar merupakan pengetahuan dasar yang sangat penting dan mempunyai banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari, khususnya pada bidang teknik. Pemahaman dan perhitungan mengenai gaya-gaya yang bekerja pada benda yang berada dalam keadaan setimbang statis sangat penting, khususnya bagi para ahli teknik (arsitek atau insinyur). Dalam merancang sesuatu, baik gedung, jembatan, kendaraan, dll, para arsitek atau insinyur juga memperhitungkan secara saksama, apakah struktur suatu bangunan, kendaraan, jembatan dll, mampu menahan gaya-gaya yang bekerja padanya sehingga tidak ambruk.
Problemen adibidea
1. Perhatikan gambar berikut ini! Sebuah batang bermassa 1,5 kg yang salah satu ujungnya dipasang engsel tegak lurus dinding dan sebuah lampion digantungkan pada jarak tertentu dari engsel. Besar gaya tegangan tali, agar batang berada dalam keseimbangan adalah…
Eztabaida
Jakina da:
Massa beban (m1) = 2 kg
Massa batang (m2) = 1,5 kg
Grabitatearen azelerazioa (g) = 10 m/s2
Berat beban (w1) = (2)(10) = 20 Newton
Berat batang (w2) = (1,5)(10) = 15 N
Galdetu zuen: Besar gaya tegangan tali agar batang berada dalam keseimbangan
Erantzuna:
Panjang tali dihitungmenggunakan rumus Pythagoras:
Kalkulatu sokaren tentsio-indarra (T)):
Pilih sumbu rotasi di engsel. Tinjau momen gaya yang bekerja pada batang.
1. Indarraren Momentua:
τ1 =w2 r2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
1 indar-momentuak haga erlojuaren orratzen noranzkoan biratzea eragiten du, eta, beraz, 1 indar-momentuak zeinu negatiboa du.
2. Indarraren Momentua:
τ2 =w1 r1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
2 indar-momentuak haga erlojuaren orratzen noranzkoan biratzea eragiten du, eta, beraz, 1 indar-momentuak zeinu negatiboa du.
3. Indarraren Momentua:
τ3 = T r3 gabe θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
3 indar-momentuak haga erlojuaren orratzen kontrako noranzkoan biratzea eragiten du, eta, beraz, 3 indar-momentu horrek zeinu positiboa du.
Agar sistem diam maka resultan momen gaya (Στ) = 0
Στ = 0
τ1 + τ2 + τ3 = 0
– 6 – 12 + 0,48T = 0
– 18 + 0,48T = 0
0,48T = 18
T = 18/0,48
T = 37,5 Newton
Galderaren iturria:
Batxilergoko/Lanbide Heziketako Fisikako Galderak Azterketa Nazionalean
