Kesetimbangan Benda Tegar

Pada bab ini kita akan mempelajari kinematika dan dinamika gerak benda tegar. Benda yang menjadi objek pembelajaran  pada bab ini memiliki ciri utama yaitu bentuk benda tidak berubah meskipun benda tersebut dikenai gaya. Kita juga akan mempelajari mengenai titik kesetimbangan gaya, serta perputaran benda pada porosnya.

Kesetimbangan benda tegar adalah kondisi dimana momentum benda tegar sama dengan nol. Artinya jika awalnya benda tegar tersebut diam, maka akn tetap diam. Namun jika awalnya benda tegar tersebut bergerak dengan kecepatan konstan (tetap), maka akan tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

PENGERTIAN BENDA TEGAR

Benda tegar adalah suatu benda yang bentuknya tidak berubah-rubah saat diberi gaya dari luar. Benda dianggap sebagai titik materi yang ukurnanya biasanya diabaikan. Hal ini berlaku jika benda dimasukkan dalam sistem partikel. 

Apakah sudah pernah mempelajari dinamika partikel? dimana benda dianggap sebagai suatu titik materi, sehingga gaya-gaya yang bekerja pada benda hanya mungkin menyebabkan gerak translasi. 

Itu, mengapa, semua gaya yang berkerja pada benda tersebut hanya dianggap bekerja pada titik materi yang menyebabkan terjadinya gerak translasi (∑F = 0)

SYARAT KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

syarat kesetimbangan yang berlaku pada benda tegar adalah syarat kesetimbangan translasi dan rotasi. Adapun syarat yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut.

MACAM-MACAM KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Berdasarkan kemampuan benda untuk kembali ke posisi semula, keseimbangan benda tegar dibagi menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.

1. Kesetimbangan stabil

Keseimbangan stabil adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke posisi semula saat benda diberi gangguan. Gangguan tersebut mengakibatkan posisi benda berubah (pusat gravitasi O naik). Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

2. Kesetimbangan labil

Keseimbangan labil terjadi jika benda tidak bisa kembali ke posisi semula saat gangguan pada benda dihilangkan. Gangguan yang diberikan menyebabkan posisi benda berubah (pusat gravitasi O turun). Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

3. Kesetimbangan netral (indeferen)

Keseimbangan netral terjadi jika benda mendapatkan gangguan di mana pusat gravitasi O pada benda tidak naik atau tidak turun. Akan tetapi, benda berada di posisinya yang baru. Perhatikan gambar berikut.

Benda yang berada dalam keseimbangan stabil bisa mengalami gerak menggeser (translasi) atau mengguling (rotasi) saat diberi gaya dari luar. Apa sih syarat benda dikatakan mengalami translasi atau rotasi?

Momen Kopel

Momen kopel adalah pasangan gaya yang besarnya sama, tetapi berlawanan arah. Kopel yang bekerja pada suatu benda akan menyebabkan terbentuknya momen kopel. Secara matematis, momen kopel dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

M = momen kopel (Nm);

F = gaya (N); dan

d = panjang lengan gaya (m).

Oleh karena memiliki besar dan arah, maka momen kopel termasuk dalam besaran vektor. Untuk itu, Quipperian harus memperhatikan kecenderungan benda saat berputar. Cara termudahnya dengan membuat perjanjian tanda seperti berikut. 

1. Momen kopel bernilai negatif jika berputar searah putaran jarum jam.
2. Momen kopel bernilai positif jika berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

Jika beberapa momen kopel bekerja pada suatu bidang, persamaannya menjadi: