Pada pelajaran fisika sebelumnya, telah dipelajari pokok bahasan dinamika partikel kutoka mienendo ya mzunguko. Dalam dinamika partikel kita mempelajari partikel yang bergerak translasi (mwendo ulionyooka, mwendo wa duara, mwendo wa kimfano). 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 usawa thabiti wa mwili 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.
Mfano wa matatizo
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…
Majadiliano
Inajulikana:
Massa beban (m1) = kilo 2
Massa batang (m2) = kilo 1,5
Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s2
Berat beban (w1) = (2)(10) = 20 Newton
Berat batang (w2) = (1,5)(10) = 15 N
Aliuliza: Besar gaya tegangan tali agar batang berada dalam keseimbangan
Jibu:
Panjang tali dihitungmenggunakan rumus Pythagoras:
Hesabu nguvu ya mvutano ya kamba (T)):
Pilih sumbu rotasi di engsel. Tinjau momen gaya yang bekerja pada batang.
Momen Gaya 1 :
τ1 = w2 r2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
Momen gaya 1 menyebabkan batang berotasi searah rotasi jarum jam sehingga momen gaya 1 bertanda negatif.
Momen Gaya 2 :
τ2 = w1 r1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
Momen gaya 2 menyebabkan batang berotasi searah rotasi jarum jam sehingga momen gaya 1 bertanda negatif.
Momen Gaya 3 :
τ3 = T r3 bila θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Momen gaya 3 menyebabkan batang berotasi berlawanan dengan rotasi jarum jam sehingga momen gaya 3 bertanda positif.
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
Chanzo cha swali:
Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi
