Contoh Soal dan Pembahasan Keseimbangan Benda Tegar : Meniti Batang

martha yunanda fisika

Pada soal dan pembahasan kali ini akan dibahas soal fisika tentang kesetimbangan benda tegar. Bentuk soal ini tentang keseimbangan dimana seorang meniti 2 batang yang disambungkan. Jika didefenisikan dengan kata mungkin akan membuat lebih bingung. Lebih baik segera dilihat contoh soal dan pembahasan langsung.

Soal :Seorang anak yang memiliki berat 500 N ingin menyeberang dari A ke C seperti gambar yang ditunjukkan dibawah ini.

Batang AB dan CD homogen dengan berat 200 N. Jika diketahui panjang batang AB 3 m dan batang BC 2m. Sementara itu panjang BE = 0,5 m. Tentukan jarak maksimun anak tersebut menyeberang dari A tepat sebelum batang tersebut terguling!

Langkah : Penyelesaian soal ini dilakukan dengan menghitung momen gaya/torsi masing masing pada batang = 0 (τ =0 ).

Tips : Dari kedua batang tersebut agar lebih mudah , carilah τ =0 untuk batang yang tidak ada orangnya terlebih dahulu. 

Sebelumnya lukis gaya yang bekerja pada sistem. Sementara pusat torsi ditentukan dengan ilustrasi seandainya batang terguling, maka pusat putaran ada dimana? Untuk ketetapan arah, torsi searah jarum jam bernilai (-) dan berlawanan arah dengan jarum jam bernilai (+).

Penyelesaian : Karena anak menyebrang dari A, maka kondisi awal, posisi orang ada batang AB.Sesuai tips di atas maka lakukan perhitungan pada batang yang tidak ada orangnya terlebih dahulu. Pada soal ini, kita lakukan pada batang BC.

Pusat torsi berada pada A dan E, kenapa? Karena jika batang jatuh maka batang AB : ujung B akan jatuh  dan ujung A akan tetap.

Sementara pada batang BC, jika sistem terguling : bagian DE jatuh sementara EC akan terangkat. Bisa dibayangkan, pusat putaran tersebut ada di E.

τ _CD =0
N_D. DE - W_CD. 1/2 CD = 0
N_D.0,5 m - 200 N . 1/2 . 2 = 0
N_D = 400 N

Karena B dan D bersentuhan di titik yang sama, maka N_D =N_B=400 N

τ _AB =0
N_B AB- Wo. x - W_AB .1/2 . AB = 0
400 N. 3 - 500 N.x - 200 N. 1/2 . 3 = 0
1200 N - 500N.x - 300 =0
500N.x = 900 N
x = 9/5 = 1,8 m.  Jadi sistem tepat akan tergelincir saat  anak tersebut telah menyeberang 1,8 m dari titik A. Jika soal pilihan ganda, bisa jadi ditanya jarak dari titik B. Bila ditanyakan dari titik B, langkah pengerjaan tetap sama. Karena AB = 3 m, dan jarak dari titik A = 1,8 m otomatis jarak dari titik B 3-1,8 = 1,2 m. Untuk tipe soal keseimbangan lain bisa dipelajari juga: Contoh Soal dan Pembahasan Keseimbangan Benda Tegar : Tangga Dinding

Share on Facebook

Share on Twitter

Share on LinkedIn