KESEIMBANGAN
BENDA TEGAR
PENYUSUN
:
1. LIATISSANI
EFTIKASARI (KETUA KELOMPOK)
2. APRIANI
UTAMI
3. BAIQ
NANI ARLIANI KARHI
4. HASTUTI
WAHIDA PUTRI
5. JUHAELI
HARNI
6. NURUL
AIDA MUSAFFA
7. SATRIAWANDI
SMA
NEGERI 1 AIKMEL
Tahun
Pelajaran 2014/2015
A. Tujuan
Percobaan
Untuk menentukan syarat - syarat keseimbangan benda
tegar
B. Landasan
Teori
Keseimbangan adalah suatu kondisi benda dengan
resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan nol. Keseimbangan bisa
terjadi pada
1. Benda
yang diam (statik), contoh: semua bangunan gedung, jembatan, pelabuhan dan
lain-lain.
2. Benda
yang bergerak lurus beraturan (dinamik), contoh gerak meteor di ruang hampa,
gerak kereta api di luar kota, elektron mengelilingi inti atom.
Benda tegar
adalah istilah yang sering digunakan dalam dunia Fisika untuk menyatakan suatu
benda yang tidak akan berubah bentuknya setelah diberikan suatu gaya pada benda
itu. Pada sebuah benda tegar, setiap titik harus selalu berada pada jarak yang
sama dengan titik-titik lainnya.
Keseimbangan benda tegar/titik berat adalah kondisi
dimana suatu benda berada dalam keseimbangan rotasi (artinya benda tersebut
tidak mengalami rotasi/pergerakan). (retnopalupi, 2013)
Keseimbangan benda tegar di bedakan menjadi dua:
1. Keseimbangan
partikel. Partikel adalah benda yang ukurannya dapat di abaikan dan hanya
mengalami gerak translasi.
2. Keseimbangan
benda.
Syarat keseimbangan benda tegar adalah ∑F= 0 dan ∑T= 0 ∑F= 0 adalah syarat kesetimbangan translasi
dan ∑T= 0 adalah syarat kesetimbangan rotasi. (Anonimus, 2013)
Keseimbangan
benda tegar berasal dari persamaan hukum I Newton. Jika benda dipengaruhi gaya
yang jumlahnya nol ∑ F = 0 maka benda akan lembam atau seimbang translasi.
Syarat itulah yang dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa sebuah benda tegar
itu seimbang. Dari syarat itulah maka berlaku persamaan :
∑ F = 0 dan
∑ τ = 0
∑ F = 0 dan
∑ τ = 0
Momen
Gaya atau torsi (τ) merupakan besaran yang dipengaruhi oleh gaya dan lengan.
Besar momen gaya didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya yang bekerja
dengan lengan yang saling tegak lurus. Dari definisi tadi dapat dirumuskan :
τ = F . d ; atau ket : τ = Momen Gaya (Nm)
τ = F . d sin θ F = Gaya yang bekerja (N)
d = Panjang lengan (m)
θ = Sudut kontak
τ = F . d ; atau ket : τ = Momen Gaya (Nm)
τ = F . d sin θ F = Gaya yang bekerja (N)
d = Panjang lengan (m)
θ = Sudut kontak
(inodevino,
2011)
C. Alat
dan Bahan
1. Alat
· 4
batang besi
· Statif
· Gunting
· 2
buah dynamometer
· Penggaris
2. Bahan
· tali
· 5 buah beban
D. Prosedur
Kerja
1) Siapkan alat dan bahan dan
rangkailah sesuai prosedur
2) Ukurlah massa beban yang akan di
gunakan (biasanya sudah di ketahui massanya pada beban itu)
3) Berilah benang tepat pada
tengah-tengah batang besi sampai seimbang
4) Kemudian ikatlah pada ujung statif
5) Berilah beban pada ujung kiri dan
kanan batang besi tersebut (harus dengan keadaan seimbang)
6) Gantunglah beban yang sama berat
pada dinamometer yang sudah diikat pada kedua lengan batang besi dan atur agar
beratnya seimbang
7) Ulangi langkah ke 6 tetapi dengan
beban yang bervariasi
8) Aturlah dynamometer pada kedua
lengan agar benar-benar seimbang
9) Catatlah hasil pengmatan kalian pada
tabel pengmatan.
E.
Data
Hasil Percobaan
No
|
Fkiri
(N)
|
Fkanan
(N)
|
lkiri
(m)
|
lkanan
(m)
|
τkiri
(Nm)
|
τ
kanan (Nm)
|
Δτ
(Nm)
|
1
|
0,5
|
0,5
|
0,1
|
0,1
|
0,05
|
0,05
|
0
|
2
|
1
|
0,5
|
0,05
|
0,1
|
0,05
|
0,05
|
0
|
3
|
1
|
1
|
0,1
|
0,1
|
0,1
|
0,1
|
0
|
4
|
1,5
|
1
|
0,06
|
0,09
|
0,09
|
0,09
|
0
|
5
|
1,5
|
0,5
|
0,04
|
0,1
|
0,06
|
0,05
|
0,01
|
F. Analisis
Data
Percobaan 1
·
Massa
beban kiri 50 gr
·
Masa
beban kanan 50 gr
di
dapatkan:
·
Fkiri
= m.g = 0,05.10 = 0,5 N
·
Fkanan
= m.g = 0,05.10 = 0,5 N
·
lkiri
= 0,1 m (di ukur dengan menggunakan penggaris dari titik pusat besi di
gantungkan)
·
lkanan
= 0,1 m (di ukur dengan menggunakan penggaris dari titik pusat besi di
gantungkan)
·
τkiri
= F x l = 0,5.0,1 = 0,05 Nm
·
τkanan
= F x l = 0,5.0,1 = 0,05 Nm
·
Δτ
= τkiri - τkanan = 0,05 – 0,05 = 0 Nm
Percobaan 2
·
Massa
beban kiri 100 gr
·
Masa
beban kanan 50 gr
·
Fkiri
= m.g = 0,1.10 = 1 N
·
Fkanan
= m.g = 0,05.10 = 0,5 N
·
lkiri
= 0,05 m
·
lkanan
= 0,1 m
·
τkiri
= F x l = 1.0,05= 0,05 Nm
·
τkanan
= F x l = 0,5.0,1 = 0,05 Nm
·
Δτ
= τkiri - τkanan = 0,05 – 0,05 = 0 Nm
Percobaan 3
·
Massa
beban kiri 100 gr
·
Masa
beban kanan 100 gr
·
Fkiri
= m.g = 0,1.10 = 1 N
·
Fkanan
= m.g = 0,1.10 = 1 N
·
lkiri
= 0,1 m
·
lkanan
= 0,1 m
·
τkiri
= F x l = 1.0,1 = 0,1 Nm
·
τkanan
= F x l = 1.0,1 = 0,1 Nm
·
Δτ
= τkiri - τkanan = 0,1 – 0,1 = 0 Nm
Percobaan 4
·
Massa
beban kiri 150 gr
·
Masa
beban kanan 100 gr
·
Fkiri
= m.g = 0,15.10 = 1,5 N
·
Fkanan
= m.g = 0,1.10 = 1 N
·
lkiri
= 0,06 m
·
lkanan
= 0,09 m
·
τkiri
= F x l = 1,5.0,06 = 0,09 Nm
·
τkanan
= F x l = 1.0,09 = 0,09 Nm
·
Δτ
= τkiri - τkanan = 0,09 – 0,09 = 0 Nm
Percobaan 5
·
Massa
beban kiri 50 gr
·
Masa
beban kanan 50 gr
·
Fkiri
= m.g = 0,15.10 = 1,5 N
·
Fkanan
= m.g = 0,05.10 = 0,5 N
·
lkiri
= 0,04 m
·
lkanan
= 0,1 m
·
τkiri
= F x l = 1,5.0,04 = 0,06 Nm
·
τkanan
= F x l = 0,5.0,1 = 0,05 Nm
·
Δτ
= τkiri - τkanan = 0,06 – 0,05 = 0,01 Nm
G.
Pembahasan
1. Pada
percobaan pertama besi diberikan beban dengan berat yang sama yaitu 50 gr (0,5
N), didapatkan panjang lengan yang sama pula setelah dihitung menggunakan
penggaris dari titik poros yaitu 0,1 m
dan momen kiri maupun kanan 0,05 sehingga Δτ = 0. Hal ini berarti percobaan kedua sudah sesuai dengan
teori keseimbangan benda tegar yang menyatakan sigma tau sama dengan nol.
2. Pada percobaan kedua diberikan beban
dengan berat F kiri = 1 N dan F kanan = 0,5 N, didapatkan lengan yang berbeda l
kiri = 0,05 dan l kanan = 0,1 . momen gaya lengan kiri maupun lengan kanan =
0,05 sehingga didapatkan Δτ = 0. Hal ini berarti percobaan kedua sudah sesuai
dengan teori keseimbangan benda tegar yang menyatakan sigma tau sama dengan
nol.
3. Pada percobaan ketiga digantungkan
beban dengan berat yang sama antara kiri maupun kanan sebesar 1 N, didapatkan
panjang lengan yang sama pula baik kiri maupun kanan = 0,1 m, sedangkan momen
gaya kiri dan kanan sama besar yaitu 0,1 sehingga Δτ = 0. Hal ini berarti
percobaan ketiga sudah sesuai dengan teori keseimbangan benda tegar yang
menyatakan sigma tau sama dengan nol
4. Pada percobaan keempat diberikan beban
dengan berat F kiri = 1,5 N dan F kanan = 1 N, didapatkan lengan yang berbeda l
kiri = 0,06 dan l kanan = 0,09 . momen gaya kiri dan kanan = 0,09 sehingga
didapatkan Δτ = 0. Hal ini berarti percobaan keempat sudah sesuai dengan teori
keseimbangan benda tegar yang menyatakan sigma tau sama dengan nol.
5. Pada
percobaan kelima diberikan beban dengan berat F kiri 1,5 N dan F kanan = 0,5 N,
didapatkan lengan dengan panjang l kiri =0,04 dan l kanan 0,1 dan momen gaya
kiri = 0,06 sedangkan untuk momen gaya kanan = 0,05, sehingga didapatkan Δτ = 0,01. Hal ini berarti percobaan
kelima tidak sudah sesuai dengan teori
keseimbangan benda tegar yang menyatakan sigma tau sama dengan nol. Ini
dikarekan kurangnya ketelitian ketika melakukan percobaan.
H.
Kesimpulan
Dari percobaan
yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa berat beban mempengaruhi panjang
lengan beban dimana berat beban berbanding terbalik dengan panjang lengan,
semakin berat beban yang digantungkan maka lengan beban semakin mendekati
poros. Sehingga benda dikatakan seimbang apabila mempunyai resultan gaya dan
resultan momen gaya terhadap suatu titik setimbang sama dengan nol.
I.
Saran
Ketika
melakukan percobaan keseimbangan benda tegar membutuhkan ketelitian yang sangat
tinggi dan kejelian dalam menentukan apakah benda tersebut sudah seimbang atau
belum. Oleh karena itu, bagi teman-teman yang ingin melakukan percobaan, di
sarankan agar meningkatkan ketelitian.
LAMPIRAN
Dinamometer yang telah
digantungkan beban
Proses mengganungkan besi
Pengukuran lengan beban
Menganalisi keseimbangan besi
DAFTAR
PUSTAKA
