Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar

.
Ads Here

BAB I
PENDAHULUAN

1.1.    Latar Belakang Masalah
                  Sejarah arsitektur telah melahirkan para pemikir dan perancang bangunan yang karyanya sangngat mengagumkan. Gabungan karya seni dan kekuatan yang kokoh menjadikan hasil karya itu bertahan lama mengukir sejarah. Kekuatan yang menopang keindahan itu terletak pada keseimbangan yang di rencanakan dengan baik. Pada pembahasan kali ini akan mempelajari materi tentang keseimbangan benda tegar.
                  Dalam benda tegar, ukuran benda tidak diabaikan. Sehingga gaya-gaya yang bekerja pada benda hanya mungkin menyebabkan gerak translasi dan rotasi terhadap suatu poros. Pada benda tegar di kenal titik berat.
                  Salah satu contoh aplikasi titik berat adalah tim acrobat yang membentuk piramid, lalu berjalan di atas tali yang terhubung dengan ketinggian 20 m. Untuk mengetahui sebab tidak jatuhnya pemain acrobat itu, pembaca dapat mencari tahu dari materi yang kami bahas ini.

1.2.  Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan karya tulis ini adalah:
1. Untuk mengetahui fungsi dari kesetimbangan benda tegar
2. Untuk mengetahui cara kerja dari kesetimbangan benda tegar
3.  Menghitung momen gaya dari gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda tegar.
4. Mengaplikasikan hukum II Newton untuk gerak translasi dan rotasi benda tegar.
     
1.3.  Metode Penulisan
            Penulis menggunakan metode studi pustaka dan browsing internet dalam penulisan karya             tulis.
1.4.  Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan karya tulis ini adalah agar pembaca dapat mengetahui bagaimana sistem benda tegar bisa membantu pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari. 
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

2.1. Latar Belakang

Dalam membuat kesetimbangan benda tegar selaku manusia pasti ada antara lain :
  1. Membuat kesetimbangan benda tegar yang sebagus-bagusnya
  2. Biaya yang semurah-murahnya
  3. Rangkaian yang sederhana
  4. Mudah dibuatnya
  5. Alat dan bahan mudah didapat

1.  TITIK BERAT ATAU PUSAT GRAVITASI

                      Sebelumnya kita sudah mempelajari konsep pusat massa dan mengoprek persamaan untuk menentukan posisi pusat massa suatu benda. Kali ini kita akan berkenalan dan jalan-jalan bersama titik berat atau pusat gravitasi. Konsep titik berat ini hampir sama dengan pusat massa. Sengaja mengulas pusat massa terlebih dahulu, sebelum membahas titik berat. Sebelum mempelajari titik berat, alangkah baiknya jika kita pahami kembali konsep benda tegar dan gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda tegar.







A.  Konsep Benda Tegar
                    Sebelum melangkah lebih jauh, terlebih dahulu guru harus  membahas kembali konsep benda tegar. Tujuannya biar dirimu lebih nyambung dengan penjelasan mengenai titik berat.
                   Dalam ilmu fisika, setiap benda bisa kita anggap sebagai benda tegar (benda kaku). Benda tegar itu cuma bentuk ideal yang membantu kita menggambarkan sebuah benda. Bagaimanapun setiap benda dalam kehidupan kita bisa berubah bentuk (tidak selalu tegar/kaku), jika pada benda tersebut dikenai gaya yang besar. Setiap benda tegar dianggap terdiri dari banyak partikel alias titik. Partikel – partikel itu tersebar di seluruh bagian benda. Jarak antara setiap partikel yang tersebar di seluruh bagian benda selalu sama.
                    Apabila benda berada pada tempat di mana nilai percepatan gravitasi (g) sama, maka gaya berat untuk setiap partikel bernilai sama. Arah gaya berat setiap partikel juga sejajar menuju ke permukaan bumi. Untuk mudahnya bandingkan dengan gambar di atas. Untuk kasus seperti ini, kita bisa menggantikan gaya berat pada masing-masing partikel dengan sebuah gaya berat tunggal (w = mg) yang bekerja pada titik di mana pusat massa benda berada. Jadi gaya berat ini mewakili semua gaya berat partikel. Titik di mana gaya berat bekerja (dalam hal ini pusat massa benda), di sebut titik berat. Nama lain dari titik berat adalah pusat gravitasi.

Keterangan :

w = gaya berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda
m = massa benda
g = percepatan gravitasi

                       Bentuk benda simetris, sehingga pusat massa dengan mudah ditentukan. Pusat massa untuk benda di atas tepat berada di tengah-tengah. Jika bentuk benda tidak simetris atau tidak beraturan, maka pusat massa benda bisa ditentukan menggunakan persamaan (persamaan untuk menentukan pusat massa benda ada di pokok bahasan pusat massa).
                      Jika benda berada pada tempat yang memiliki nilai percepatan gravitasi (g) yang sama, maka gaya gravitasi bisa dianggap bekerja pada pusat massa benda itu. Untuk kasus seperti ini, titik berat benda berada pada pusat massa benda.
                     Perlu diketahui bahwa penentuan titik berat benda juga perlu memperhatikan syarat-syarat keseimbangan. Untuk kasus di atas, titik berat benda harus terletak pada pusat massa benda, agar syarat 1 terpenuhi ,Syarat 2 mengatakan bahwa sebuah benda berada dalam keseimbangan statis jika tumlah semua torsi yang bekerja pada benda = 0. Ketika titik berat berada pada pusat massa, lengan gaya = 0. Karena lengan gaya nol, maka tidak ada torsi yang dihasilkan oleh gaya berat (Torsi = gaya x lengan gaya = gaya berat x 0 = 0 ). Syarat 2 terpenuhi.


B.  Titik Berat Benda
                        Pada pembahasan sebelumnya, kita menganggap titik berat benda terletak pada pusat massa benda tersebut. Hal ini hanya berlaku jika benda berada di tempat yang memiliki percepatan gravitasi (g) yang sama. Benda yang berukuran kecil bisa memenuhi kondisi ini, tetapi benda yang berukuran besar tidak. Demikian juga benda yang diletakkan miring (lihat contoh di bawah).
                        Bagaimanapun, percepatan gravitasi (g) ditentukan oleh jarak dari pusat bumi. Bagian benda yang lebih dekat dengan permukaan tanah (maksudnya lebih dekat dengan pusat bumi), memiliki g yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang jaraknya lebih jauh dari pusat bumi. Untuk memahami hal ini, amati ilustrasi di bawah ini.
                       Sebuah balok kayu diletakkan miring. Kita bisa menganggap balok kayu tersusun dari potongan-potongan yang sangat kecil. Potongan-potongan balok yang sangat kecil ini bisa disebut sebagai partikel alias titik. Massa setiap partikel penyusun balok sama. Bentuk balok simetris sehingga kita bisa menentukan pusat massanya dengan mudah. Pusat massa terletak di tengah-tengah balok (lihat gambar di atas).
                       Karena semakin dekat dengan pusat bumi, semakin besar percepatan gravitasi, maka partikel penyusun balok yang berada lebih dekat dengan permukaan tanah memiliki g yang lebih besar. Sebaliknya, partikel yang berada lebih jauh dari permukaan tanah memiliki g lebih kecil. Pada gambar di atas, partikel 1 yang bermassa m1 memiliki g lebih besar, sedangkan partikel terakhir yang bermassa mn memiliki g yang lebih kecil. Huruf n merupakan simbol partikel terakhir. Jumlah partikel sangat banyak dan kita juga tidak tahu secara pasti berapa jumlah partikel, sehingga cukup disimbolkan dengan huruf n. Lebih praktis.
                      Karena partikel yang bermassa m1 memiliki g lebih besar, maka gaya berat yang bekerja padanya lebih besar dibandingkan dengan partikel terakhir. Jika kita amati bagian balok, dari m1, hingga mn, tampak bahwa semakin ke atas, jarak bagian balok-balok itu dari permukaan tanah semakin jauh. Tentu saja hal ini mempengaruhi nilai g pada masing-masing partikel penyusun balok tersebut. karena massa partikel sama, maka yang menentukan besar gaya berat adalah percepatan gravitasi (g). semakin ke atas, gaya berat (w) setiap partikel semakin kecil.
                      Bagaimana-kah titik berat balok di atas ? Titik berat alias pusat gravitasi balok tidak tepat berada pada pusat massanya. Titik berat berada di bawah pusat massa balok. Hal ini disebabkan karena gaya berat partikel-partikel yang berada di sebelah bawah pusat massa balok (partikel-partikel yang lebih dekat dengan permukaan tanah) lebih besar daripada gaya berat partikel-partikel yang ada di sebelah atas pusat massa (partikel-partikel yang lebih jauh dari permukaan tanah).

2.  KESEIMBANGAN BENDA TEGAR
                      Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan nol.

Kesetimbangan biasa terjadi pada :
·         Benda yang diam (statik), contoh : semua bangunan gedung, jembatan, pelabuhan, dan lain-lain.
·         Benda yang bergerak lurus beraturan (dinamik), contoh : gerak meteor di ruang hampa, gerak kereta api di luar kota, elektron mengelilingi inti atom, dan lain-lain.
Benda tegar adalah benda yang tidak berubah bentuknya karena pengaruh gaya dari luar.


Kesetimbangan benda tegar dibedakan menjadi dua:

Kesetimbangan partikel
Kesetimbangan benda


A.  Keseimbangan Partikel
                             Partikel adalah benda yang ukurannya dapat diabaikan dan hanya mengalami gerak translasi (tidak mengalami gerak rotasi).

B.  Keseimbangan Benda
                            Momen gaya merupakan besaran vektor yang nilainya sama dengan hasil kali antara gaya dengan jarak dari titik poros arah tegak lurus garis kerja gaya.

Dirumuskan: Ʈ = F . l



                         Putaran momen gaya yang searah dengan putaran jarum jam disebut momen gaya positif, sedang yang berlawanan putaran jarum jam disebut momen gaya negative.Momen kopel adalah momen gaya yang diakibatkan pasangan dua gaya yang sama besarnya dan arahnya berlawanan tetapi tidak segaris kerja.Benda yang dikenai momen kopel akan bergerak rotasi terus menerus.
C.  SYARAT –  SYARAT KESEIMBANGAN STATIS BENDA TEGAR
            Sekarang mari kita melangkah lebih jauh. Kali ini kita mencoba melihat faktor-faktor apa saja yang membuat benda tetap dalam keadaan diam.
A.  Syarat Pertama
            Dalam hukum II Newton, kita belajar bahwa jika terdapat gaya total yang bekerja pada sebuah benda (benda dianggap sebagai partikel tunggal), maka benda akan bergerak lurus, di mana arah gerakan benda = arah gaya total. Kita bisa menyimpulkan bahwa untuk membuat sebuah benda diam, maka gaya total harus = 0. Gaya total = Jumlah semua gaya yang bekerja pada benda.
Secara matematis bisa kita tulis seperti ini :
ΣƮ = 0
Persamaan Hukum II Newton :
Σ F= m a
            Ketika sebuah benda diam, benda tidak punya percepatan (a). Karena percepatan (b) = 0, maka persamaan di atas berubah menjadi :
Σ F x= 0          ……………………..(1)
Σ F y = 0         ……………………..(2)
            Jika gaya-gaya bekerja pada arah horizontal saja (satu dimensi), maka kita cukup menggunakan persamaan 1. Huruf x menunjuk sumbu horizontal pada koordinat kartesius (koordinat x, y, z). Jika gaya-gaya bekerja pada arah vertikal saja (satu dimensi), maka kita cukup menggunakan persamaan 2. Huruf y menunjuk sumbu vertikal pada koordinat kartesius.     Gaya itu besaran vektor (besaran yang punya nilai dan arah). Dengan berpedoman pada koordinat kartesius (x, y, z) dan sesuai dengan kesepakatan bersama, jika arah gaya menuju sumbu x negatif (ke kiri) atau sumbu y negatif (ke bawah), maka gaya tersebut bernilai negatif. Kita cukup menulis tanda negatif di depan angka yang menyatakan besar gaya.
B.  Syarat Kedua
            Dalam dinamika rotasi, kita belajar bahwa jika terdapat torsi total yang bekerja pada sebuah benda (benda dianggap sebagai benda tegar), maka benda akan melakukan gerak rotasi. Dengan demikian, agar benda tidak berotasi (baca : tidak bergerak), maka torsi total harus = 0. Torsi total = jumlah semua torsi yang bekerja pada benda

D. JENIS – JENIS KESEIMBANGAN
            Seperti yang sudah dijelaskan pada pokok bahasan syarat-syarat keseimbangan statis, sebuah benda berada dalam keadaan diam jika tidak ada gaya total dan torsi total yang bekerja pada benda tersebut. Dengan kata lain, jika gaya total dan torsi total = 0, maka benda berada dalam keseimbangan statis (statis = diam). Tidak semua benda yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari selalu berada dalam keadaan diam. Mungkin pada mulanya benda diam, tetapi jika diberi gangguan (misalnya ditiup angin) benda bisa saja bergerak. Persoalannya, apakah setelah jalan-jalan, benda itu kembali lagi ke posisinya semula atau benda sudah bosan di posisi semula sehingga malas balik. Hal ini sangat bergantung pada jenis keseimbangan benda tersebut.
            Apabila setelah bergerak benda kembali ke posisinya semula, benda tersebut dikatakan berada dalam keseimbangan stabil (kemungkinan 1). Apabila setelah bergerak benda bergerak lebih jauh lagi, maka benda dikatakan berada dalam keseimbangan labil atau tidak stabil (kemungkinan 2) Sebaliknya, jika setelah bergerak, benda tetap berada pada posisinya yang baru, benda dikatakan berada dalam keseimbangan netral (kemungkinan 3) Untuk lebih memahami persoalan ini, alangkah baiknya jika dijelaskan satu persatu.
A.  Keseimbangan stabil
            Misalnya mula-mula benda diam, dalam hal ini tidak ada gaya total atau torsi total yang bekerja pada benda tersebut. Jika pada benda dikerjakan gaya atau torsi (terdapat gaya total atau torsi total pada benda itu), benda akan bergerak. Benda dikatakan berada dalam keseimbangan stabil, jika setelah bergerak, benda kembali lagi ke posisi semula. Dalam hal ini, yang menyebabkan benda bergerak kembali ke posisi semula adalah gaya total atau torsi total yang muncul setelah benda bergerak.
B.  Keseimbangan Labil Atau Tidak Stabil
            Sebuah benda dikatakan berada dalam keseimbangan labil atau tidak stabil apabila setelah bergerak, benda bergerak lebih jauh lagi dari posisinya semula.
C.  Keseimbangan Netral
            Sebuah benda dikatakan berada dalam keseimbangan netral jika setelah digerakkan, benda tersebut tetap diam di posisinya yang baru (benda tidak bergerak kembali ke posisi semula; benda juga tidak bergerak menjahui posisi semula).




BAB III
HASIL
Dari bentuk pengerjaan dalam rangkaian fisika sebuah kesetimbangan benda tegar dalam bentuk eksperimen fisika dapat kita buat secara sederhana dan mudah untuk dipahami. Telah kita ketahui bahwa kesetimbangan benda tegar sering kita lihat namun prinsip kerjanya belum kita ketahui secara mendalam. Diharapkan dari hasil pengerjaan alat ini kita mampu mengaplikasikannya dalam kehidupan kita sehari-hari.
Nama  Alat dan Bahan
Untuk mengerjakan rangkaian berikut diperlukan alat dan bahan yang sesuai dengan komponen yang akan dikerjakan. Diharapkan dalam pengerjaannya para perakit terlebih dahulu juga harus memperhatikan keselamatan kerja dalam membuatnya.
Alat dan Bahan :
NO
NAMA ALAT DAN BAHAN
JUMLAH
1.
Tali
Secukupnya
2.
Paku
Secukupnya
3.
Balok kayu
± 1 meter
4.
Triplek
± 1 meter kuadrat
5.
Gergaju
1 buah
6.
Martil
1 buah
7.
Papan
10 cm kuadrat

 

Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar


Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar
Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar
Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar



BAB IV
PEMBAHASAN


Jika prosedur dilakukan dengan baik, maka alat yang sudah jadi dapat digunakan sebagai pembantu dalam pembelajaran yang berhubungsn dengan keetimbangan benda tegar.
Dari gambar di bawah ini, sebagai alat yang sudah jadi dapat mempermudah para pelajar dalam memahami pembelajaran.  

Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar


Jika gambar di atas diuraikan menjadi seperti gambar di bawah ini, maka akan dapat memberikan perhitungan secara matematik.

Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar



Seandainya batang sebagai tempat benda bergantung mempunyai panjang 2 meter, dan batang vertical tepat membagi dua betang horizontal tersebut. Jika beban yang 50 N ditempatkan pas di ujung batang sebelah kiri, maka biar benda tersebut dalam keadaan seimbang maka benda yang 100 N harus diletakkan sejauh x cm di sebelah kanan batang vertical. Yang menjadi pertanyaan sekarang adalah berapakah nilai x.         
      Secara praktikum alat yang kami gunakan bisa menjawab pertanyaan seperti ini, namun secara teorinya harus menggunakan konsep kesetimbangan benda tegar.   
     
Penyelesaian:
Sebelum masuk pada persamaan momen puntir, terlebih dahulu kita menentukan sumbu. Kita memilihnya pas pada titik perpotongan antara batang Vertikal dan Herizontal sehingga tidak menyebabkan momen puntir.
Agar benda tetap diam atau statis maka gaya total dan torsi total = 0,         
∑τ = 0
Momen puntir yang menyebabkan rotasi berlawanan arah jarum jam mengelilingi sumbu tersebut adalah positif, sementara momen puntir yang menyebabkan rotasi searah jarum jam adalah negatif.
Sehingga, didapat persamaan:           


F1.l –F2.x = 0
50 N .1m -100 N . x m = 0
50 N .1m = 100 N . x m
x  =  0,5


BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN

Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan nol.
Sebuah benda dikatakan berada dalam keseimbangan labil atau tidak stabil apabila setelah bergerak, benda bergerak lebih jauh lagi dari posisinya semula.
Sebuah benda dikatakan berada dalam keseimbangan netral jika setelah digerakkan, benda tersebut tetap diam di posisinya yang baru (benda tidak bergerak kembali ke posisi semula; benda juga tidak bergerak menjahui posisi semula).

Jika pada benda dikerjakan gaya atau torsi (terdapat gaya total atau torsi total pada benda itu), benda akan bergerak. Benda dikatakan berada dalam keseimbangan stabil, jika setelah bergerak, benda kembali lagi ke posisi semula

Momen puntir yang menyebabkan rotasi berlawanan arah jarum jam mengelilingi sumbu puntir bernilai positif, sementara momen puntir yang menyebabkan rotasi searah jarum jam bernilai negatip.
Hal yang menyebabkan benda dapat setimbang adalah  Σ F = 0 dan  Σ τ = 0

SARAN
Makalah ini belumlah sempurna atau masih jauh dari kesempurnaan, baik dari segi isi bentuk dan juga dari segi penggunaan bahasa yang disebabkan pengalaman penulis yang masih terbatas, namun penulis sangat mengharapkan kritikan dan saran yang bersifat membangun untuk menjadikan makalah ini lebih baik.


0 Response to "Contoh Makalah Kesetimbangan Benda Tegar"

Post a Comment