Keseimbangan Benda Tegar Dan Dinamika Rotasi

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi  ini,  siwsa  dapat:

1. Mendefinisikan benda
2. Menganalisis gerak benda 
3. Mengidentifikasi dan menjelaskan penyebab gerak benda 
4. Mendefinisikan  momen gaya
5. Menyatakan secara matematik momen gaya
6. Menghitung momen gaya dari gaya-gaya yang bekerja pada suatu  benda tegar
7. Mendefinisikan kondisi benda seimbang 
8. Menganalisis faktor-faktor penyebab  kondisi benda seimbang
9. Menggunakan syarat keseimbangan statis untuk pemecahan masalah sistem partikel 
10. Menggunakan syarat keseimbangan statis untuk pemecahan masalah sistem benda tegar Kegiatan  

Informasi

A. Definisi Benda

    Benda adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan volum.

Dalam kajian ini benda dibedakan menjadi 2 yaitu partikel (benda titik) dan benda tegar

Partikel (benda titik) adalah benda padat yang volumnya sangat kecil sehigga dianggap sebagai titik.

Benda Tegar adalah benda padat yang tidak berubah bentuk apabila dikenai gaya luar

B.Gerak Benda

Gerak Benda ada 2 yaitu gerak translasi dan gerak rotasi

Gerak translasi adalah gerak menggeser/berpindah tempat

Penyebab benda bertranslasi karena adanya gaya yang bekerja pada pusat benda

                                                                                                  

   Gerak rotasi adalah gerak berputar melalui titik tumpu atau

Penyebab benda berotasi :

       1. Momen gaya

   2. Kopel

Di sini partikel dianggap  tidak mengalami gerak rotasi karena       bendanya sangat kecil.

Untuk benda tegar, gerak rotasinya dapat disebabkan olah:

1.  Momen gaya atau torsi (τ)

Momen gaya (τ) adalah hasil kali antara besar gaya (F) dengan jarak titik tumpu ke garis kerja gaya (d)

Dengan (d) disebut juga lengan gaya

a. Besar momen gaya untuk gaya yang tegak lurus  dengan lengan gaya (d)

    

A = Titik tumpu

Akibat  gaya F yang memiliki jarak d dengan titik tumpu A, batang AB berputar searah jarum jam.

Besar momen gaya gaya F terhadap titik A adalah τ = F x d

Dengan satuan Nm (newton meter). Momen gaya merupakan besaran vektor di sini merupakan momen gaya positif 

b. Besar momen gaya untuk gaya yang membentuk sudut dengan panjang benda (l) 

 Dari gambar, A titik tumpu

 

Akibat  gaya F membnetuk sudut θ dengan panjang batang AB  memiliki jarak d dengan titik tumpu A , maka besar d = AB sin θ

Batang AB berputar berlawanan arah dengan jarum jam.

Besar momen gaya F terhadap titik A adalah τ = F x d

 τ = F x AB sin θ

Momen gaya merupakan momen gaya negatif karena berputar berlawanan arah jarum jam

τ = - F x AB sin θ

2. Kopel

Kopel  adalah pasangan 2 gaya sejajar sama besar, tapi berlawanan arah. 

Kopel memiliki momen kopel (M) yang besarnya merupakan hasil kali besar salah satu gaya (F) dengan jarak (d) kedua gaya tersebut. Dengan demikian secara umum momen kopel juga dituliskan menjadi 
 M = F x d. 

Momen kopel juga ada 2 yaitu momen kopel positif, jika benda berputar searah jarum jam dan momen kopel negatif jika benda berputar berlawanan arah jarum jam