Kesetimbangan benda tegar adalah kondisi dimana saat-saat benda tegar sama dgn nol. Artinya kalau awalnya benda tegar tersebut membisu, maka ia akan tetap membisu. Namun jikalau awalnya benda tegar tersebut bergerak dgn kecepatan konstan, maka ia akan tetap bergerak dgn kecepatan konstan.
Sedangkan benda tegar sendiri yakni benda yg bentuknya (geometrinya) akan selalu tetap sekalipun dikenakan gaya. Jadi sekalipun ia bergerak translasi atau rotasi bentuknya tak akan berubah, contohnya meja, bangku, bola, dll.
Perlu diperhatikan bahwa momentum terbagi menjadi dua, yakni saat-saat linear & saat-saat angular. Pertama-tama kita meninjau momentum linear p = 0. Momentum linear & impuls dihubungkan oleh persamaan
dapat pula ditulis menjadi sebab p konstan maka risikonya sama dgn 0. Sehingga
Kemudian dgn cara yg sama kita meninjau saat-saat angular L. Momentum angular & impuls angular dihubungkan oleh persamaan
atau dapat pula ditulis menjadi . Karena L konstan maka kesudahannya sama dgn nol. Sehingga .
Akhirnya dapat disimpulkan bahwa sebuah benda/metode dibilang setimbang kalau ia memenuhi dua syarat berikut:
Daftar Isi
Jenis-jenis Kesetimbangan Benda Tegar
Secara biasa kesetimbangan benda tegar dapat dikelompokkan menjadi dua, yakni kesetimbangan dinamis (benda yg bergerak baik dengan-cara translasi/linear ataupun dengan-cara angular & kesetimbangan statis (benda yg betul-betul diam).
Kesetimbangan statis itu sendiri dikelompokkan menjadi 2, yakni :
- Kesetimbangan stabil, terjadi apabila suatu benda diberikan gaya maka posisinya akan berubah. Namun bila gaya tersebut dihilangkan maka posisinya akan kembali ke titik semula.
- Kesetimbangan labil (tidak stabil), terjadi apabila suatu benda diberikan gaya maka posisinya akan berganti. Namun bila gaya tersebut dihilangkan maka posisinya tak akan kembali ke titik semula.
Contoh kesetimbangan stabil: kelereng di dasar mangkok ½ bulat. Tatkala kelerang diberi gangguan (gaya) sehingga posisinya menjadi naik, namun tatkala gaya tersebut dihilangkan maka posisi kelereng akan kembali ke dasar mangkok.
Sedangkan contoh kesetimbangan labil: kelereng yg membisu di puncak mangkok ½ lingkaran yg terbalik. Tatkala kelereng diberi gangguan sedikit, maka ia akan jatuh ke bawah, & tak akan kembali ke posisi semula.
Contoh kesetimbangan netral: kelereng yg ada di atas lantai. Tatkala kelereng diberi gangguan, maka posisinya akan bergeser. Namun titik beratnya tak akan berpindah dengan-cara vertikal.
Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar
Sebuah tangga homogen dgn panjang L membisu bersandar pada tembok yg licin di atas lantai yg agresif dgn koefisien ukiran statis antara lantai & tangga yakni µ. Jika tangga membentuk sudut Ө tepat saat akan tergelincir, besar sudut Ө yaitu . . .
a.
b.
c.
d.
e.
(Soal Kesetimbangan Benda Tegar, Fisika SNMPTN 2009)
Pembahasan:
Kalimat “sempurna ketika akan tergelincir” memiliki arti bahwa tangga masih dlm keadaan setimbang. Sehingga:
…. (1)
akan lebih gampang jika mengambil pola rotasi ialah titik D (titik kontak antara ujung tangga & dinding).
Jawaban yg tepat merupakan (c)
Kontributor: Alexander Sitompul
Alumni Fisika UI
Materi Wargamasyarakat.org yang lain: