Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar beserta Penjelasan Materinya

Ilustrasi Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar. Foto: dok. Unsplash/Roman Kraft

Contoh soal kesetimbangan benda tegar dapat dijadikan sarana belajar siswa di rumah. Materi tersebut umum dijumpai dalam mata pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.

Dalam pembahasan mengenai kesetimbangan benda tegar terdapat beberapa persamaan yang digunakan untuk menghitung soal kesetimbangan benda tegar. Tak hanya itu, terdapat beberapa syarat kesetimbangan benda tegar yang perlu diperhatikan siswa.

Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar dan Penjelasannya

Ilustrasi Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar. Foto: dok. Unsplash/Elena Mozhvilo

Mengutip buku berjudul Buku Mekanika Terapan, Dr. Zikri Noer, S.Si, M.Si dan Dr. Indri Dayana, M.Si (2021: 53), benda tegar adalah suatu benda yang bentuknya tidak berubah saat diberi gaya dari luar. Benda dianggap sebagai suatu titik materi yang ukurannya bisa diabaikan. Dengan begitu, keseimbangan benda tegar adalah kondisi di mana momentum suatu benda bernilai nol.

Artinya jika awalnya suatu benda diam maka benda tersebut akan cenderung diam. Syarat keseimbangan benda yang berlaku pada benda tegar adalah syarat keseimbangan translasi dan rotasi. Berikut ini adalah syarat yang harus dipenuhi keseimbangan benda tegar:

Untuk memudahkan siswa dalam memahami materi kesetimbangan benda tegar, berikut ini adalah salah satu contoh soal kesetimbangan benda tegar yang disajikan lengkap dengan pembahasannya.

Batang homogen dengan berat 100 N digunakan sebagai tuas. Agar beban 500 N pada ujung yang satu dapat diimbangi dengan beban 200 N pada ujung yang lain, tentukan besaran beban yang tepat untuk menjadi penyangganya.

Jawaban:

∑τ = 0

x 200 sin (90°) + (x-L/2) 100 sin (90°) – (L-x) 500 sin (90°) = 0

200x + 100x – 50L – 500L + 500x = 0

x = 0.69L pada bagian ujung kiri

Beban S yang menekan pada penyangga dihitung dengan persamaan:

∑Fy = 0

S - 200 N – 100 N – 500 N = 0

S = 800 N

Jadi, beban penyangga yang dapat digunakan adalah sebesar 800 N.

Mengenal Jenis-Jenis Kesetimbangan Benda Tegar

Ilustrasi Contoh Soal Kesetimbangan Benda Tegar. Foto: dok. Unsplash/Piret Ilver

Kesetimbangan benda tegar memiliki beberapa jenis. Berdasarkan kemampuan benda untuk kembali ke posisi awal, kesetimbangan benda tegar umumnya dibedakan menjadi tiga jenis yaitu sebagai berikut.

1. Kesetimbangan Stabil

Jenis kesetimbangan ini merupakan kemampuan suatu benda untuk dapat kembali ke posisi semula saat benda diberi gangguan. Gangguan tersebut mengakibatkan posisi benda menjadi berubah dengan pusat gravitasi O naik. Benda yang berada dalam keseimbangan stabil dapat mengalami gerak translasi atau gerak rotasi saat diberi gaya dari luar.

2. Kesetimbangan Labil

Keseimbangan ini dapat terjadi ketika benda tidak memiliki kemampuan untuk kembali ke posisi semula ketika gangguan pada benda dihilangkan. Gangguan yang diberikan menyebabkan posisi benda menjadi berubah dengan pusat gravitasi O turun.

3. Kesetimbangan Netral

Keseimbangan netral dapat terjadi saat benda mendapatkan gangguan ketika pusat gravitasi O pada benda tidak naik atau tidak turun. Namun, benda berada di posisinya yang baru.

Baca juga: 7 Contoh Soal Listrik Statis Kelas 9 Lengkap dengan Pembahasannya

Demikian pembahasan tentang contoh soal kesetimbangan benda tegar yang disajikan lengkap dengan pembahasannya. Contoh soal ini juga dapat digunakan sebagai materi tambahan untuk dipelajari siswa di rumah. (DAP)