Contoh soal dan Pembahasan Kesetimbangan Benda Tegar

Primalangga - Contoh soal dan pembahasan kesetimbangan benda tegar. materi kelas 11 semester 1 yaitu membahas tentang kesetimbangan benda tegar. hal ini berkaitan juga dengan dinamika rotasi dan titik pusat masa. beberapa hal yang akan kita pelajari diantaranya momen inersia katrol, serta kesetimbangan benda tegar lainnya.

soal kesetimbangan benda tegar fisika dan pembahasannya berikut ini akan disajikan dengan lengkap sehingga mudah untuk dipelajari. sekarang silakan anda coba contoh soal kesetimbangan benda tegar dan penyelesaiannya. semangat..

Baca juga : Contoh soal Dinamika rotasi dan momentum sudut

Soal No. 1

Seorang anak memanjat tali dan berhenti pada posisi seperti diperlihatkan gambar berikut!

Tentukan besar tegangan-tegangan tali yang menahan anak tersebut jika massa anak adalah 50 kg!

Pembahasan

 Penguraian gaya-gaya dari peristiwa di atas seperti berikut:

Syarat seimbang Σ F_x = 0, Σ F_y = 0

(Persamaan 1)

(Persamaan 2)

Dari persamaan 2 dan 1 didapatkan :

Soal No. 2

Tiga buah beban m₁, m₂ dan m₃ digantungkan dengan tali melalui dua katrol tetap yang licin (lihat gambar)

Bila sistem dalam keadaan seimbang dan m₂ = 500 gram tentukan:

a) massa m₁

b) massa m₃

Pembahasan

Dengan rumus sinus

a) massa m₁

b) massa m₃

Soal No. 3

Seorang anak bermassa 50 kg berdiri diatas tong 50 kg diatas sebuah papan kayu bermassa 200 kg yang bertumpu pada tonggak A dan C.

Jika jarak anak dari titik A adalah 1 meter dan panjang papan kayu AC adalah 4 m, tentukan :

a) Gaya yang dialami tonggak A

b) Gaya yang dialami tonggak C

Pembahasan

 Berikut ilustrasi gambar penguraian gaya-gaya dari soal di atas :

W_B = W_anak + W_tong = 1000 N

a) Mencari gaya yang dialami tonggak A, titik C jadikan poros

b) Mencari gaya yang dialami tonggak C, titik A jadikan poros

Soal No. 4

Kotak lampu digantung pada sebuah pohon dengan menggunakan tali, batang kayu dan engsel seperti terlihat pada gambar berikut ini:

Jika :

AC = 4 m

BC = 1 m

Massa batang AC = 50 kg

Massa kotak lampu = 20 kg

Percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s²

Tentukan besarnya tegangan tali yang menghubungkan batang kayu dengan pohon!

Pembahasan

 Penguraian gaya-gaya dengan mengabaikan gaya-gaya di titik A (karena akan dijadikan poros) :

Syarat seimbang Σ τ_A = 0

Soal No. 5

Seorang anak bermassa 100 kg berada diatas jembatan papan kayu bermassa 100 kg yang diletakkan di atas dua tonggak A dan C tanpa dipaku. Sebuah tong berisi air bermassa total 50 kg diletakkan di titik B.

Jika jarak AB = 2 m, BC = 3 m dan AD = 8 m, berapa jarak terjauh anak dapat melangkah dari titik C agar papan kayu tidak terbalik?

Pembahasan

 Ilustrasi gaya-gaya :

Titik C jadikan poros, saat papan tepat akan terbalik N_A = 0

Baca juga : Contoh soal dan pembahasan fisika kelas 10 lengkap dengan latihan soalnya

Soal No. 6

Sebuah tangga seberat 500 N di letakkan pada dinding selasar sebuah hotel seperti gambar di bawah ini!

Jika dinding selasar licin, lantai diujung lain tangga kasar dan tangga tepat akan tergelincir, tentukan koefisien gesekan antara lantai dan tangga!

Pembahasan

Cara pertama :

μ = ¹/_{[2tan θ]} = ¹/_[2(8/6)] = ⁶/ _[2(8)] = ³/₈

Cara kedua :

Ilustrasi gaya- gaya pada soal di atas dan jarak-jarak yang diperlukan :

Urutan yang paling mudah jika dimulai dengan ΣF_Y kemudian Στ_B terakhir ΣF_X. (Catatan : Στ_A tak perlu diikutkan!)

Jumlah gaya pada sumbu Y (garis vertikal) harus nol :

Jumlah torsi di B juga harus nol :

Jumlah gaya sumbu X (garis horizontal) juga nol :

Soal No. 7

Perhatikan gambar!

Balok AB = 5 m, BZ = 1 m (Z = titik berat balok). Jika berat balok 100 N, maka berat beban C adalah...

A. 40 N

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

E. 92 N

(Kesetimbangan - UAN Fisika 2002)Pembahasan

Gaya-gaya yang bekerja pada balok AB ditunjukkan gambar berikut!

Dengan titik A sebagai poros,

Soal No. 8

Budi hendak menaikkan sebuah drum yang bermassa total 120 kg dengan sebuah katrol seperti terlihat pada gambar berikut.

Jari-jari drum adalah 40 cm dan tali katrol membentuk sudut 53° terhadap horizontal. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s², tentukan gaya besar gaya yang diberikan Budi agar drum tepat akan terangkat!

Pembahasan

Sketsa soal di atas adalah sebagai berikut.

Gaya normal yang segaris dengan gaya berat w tidak diikutkan karena saat tepat drum akan terangkat nilai gaya normal adalah nol, juga gaya normal pada poros tidak diikutkan karena menghasilkan torsi sebesar nol.

Berikutnya adalah menentukan jarak gaya F ke poros dan gaya w ke poros.

Dari gambar terlihat jarak gaya F ke poros P adalah 2r.

d_f = 2r = 2× 40 cm = 80 cm

Jarak gaya w ke poros dapat ditentukan dengan memakai sudut yang diketahui.

d_w = r cos 37°

d_w = 40 cm × 0,8 = 32 cm

Terakhir, syarat kesetimbangan:

Σ τ_p = 0

Baca juga : Contoh soal dan pembahasan fisika kelas 11 lengkap dengan latihan soalnya

Sekian dulu ya tentang contoh soal dan pembahasan kesetimbangan benda tegar anda materi kesetimbangan benda tegar kelas 11 ini memang lumayan sulit. bahkan mungkin materi paling sulit dikelas 11. anda harus terbiasa dalam mengerjakan contoh soal kesetimbangan benda tegar lainnya. pastikan apa yang anda kerjakan terdapat pembahasannya.