3 Soal Momen Gaya (Torsi) dan Pembahasan Fisika SMA
1. Tentukan gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban 1000N!
Jawab
Rumus Torsi :
τ = F. r
F adalah gaya
r adalah lengan gaya
dimana F harus tegak lurus r
keadaan setimbang (tidak berputar) berlaku :
∑τ = 0
∑F = 0
Perjanjian tanda, searah jarum jam (+) berlawanan jarum jam (-)
Gaya beban 1000 N (-)
Gaya F (+)
Tentukan poros, yaitu B (bisa juga di titik lain)
Lengan Gaya beban adalah AB, karena gaya beban tegak lurus dengan AB, dimana AB melewati poros B.
Lengan Gaya F adalah AC.
∑τ = - τ1 + τ2
0 = -1000N . 0,2 meter + F . 0,8 meter
0 = -1000N . 0,2 meter + F . 0,8 meter
F = 200 J / 0,8 meter
F = 2000 J / 8 meter = 250 N
Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban adalah 250 N
2. Dua orang duduk di jungkat-jungkit. Anak kecil 40 kg, dan ayahnya 80 kg. Anak duduk di titik 1 meter dari Poros C. Di mana ayah harus duduk supaya jungkat-jungkit seimbang? (g = 10m/s2)
Jawab
Masalah seperti ini dapat diselesaiakan dengan prinsip torsi.
Rumus Torsi :
τ = F. r
F adalah gaya
r adalah lengan gaya
dimana F harus tegak lurus r
keadaan setimbang (tidak berputar) berlaku :
∑τ = 0
∑F = 0
Perjanjian tanda, searah jarum jam (+) berlawanan jarum jam (-)
Gaya beban anak (-)
Gaya beban ayah (+)
Terhadap poros C.
∑τ = - τ1 + τ2
0 = -400N . 1 meter + 800N . x
x = 1/2 meter
Ayah harus duduk 1/2 meter dari poros C.
3. Sebuah tongkat berdiri miring ditunjang dengan tali. Berat tongkat 400N, di ujung tali digantung benda seberat 2000N. AC adalah 3/4 L dan BC adalah 1/4 L. Tongkat dalam keadaan setimbang. Tentukan Tegangan tali dan gaya tongkat menahan tembok!
Jawab
Rumus Torsi :
τ = F. r
F adalah gaya
r adalah lengan gaya
dimana F harus tegak lurus r
keadaan setimbang (tidak berputar) berlaku :
∑τ = 0
∑F = 0
Perjanjian tanda, searah jarum jam (+) berlawanan jarum jam (-)
Gaya beban tongkat dan gaya benda (+)
Gaya tegangan tali (-)
Terhadap poros A.
Ada 3 Gaya bekerja pada tongkat :
Gaya beban tongkat W, lengannya : 1/2 L cos 53 (AD') (Gaya beban karena gravitasi selalu berada di tengah benda)
Gaya tegangan tali T, lengannya : 3/4 L sin 53 (CC')
Gaya beban benda Wb, lengannya : L cos 53 (AB')
∑τ = 0
Wb. AB' + Wab . AD' - T. CC' = 0
2000N. (6/10) L + 400 (6/20) L - T(24/40) L = 0
1200N.L + 120 N.L - T(24/40)L = 0
T = 1320(40/24) N = 2200 N
Tegangan tali = 2200 N
∑F = 0
Gaya Horizontal - T = 0
Gaya Horizontal = T = 2200 N
Gaya Vertikal - Wab - Wb = 0
Gaya Vertikal - 400 - 2000 = 0
Gaya Vertikal = 2400 N
Gaya Fa^2 = Gaya Horizontal^2 + Gaya Vertikal^2
Gaya tongkat pada tembok adalah 3255, 764 N
Jawab
Rumus Torsi :
τ = F. r
F adalah gaya
r adalah lengan gaya
dimana F harus tegak lurus r
keadaan setimbang (tidak berputar) berlaku :
∑τ = 0
∑F = 0
Perjanjian tanda, searah jarum jam (+) berlawanan jarum jam (-)
Gaya beban 1000 N (-)
Gaya F (+)
Tentukan poros, yaitu B (bisa juga di titik lain)
Lengan Gaya beban adalah AB, karena gaya beban tegak lurus dengan AB, dimana AB melewati poros B.
Lengan Gaya F adalah AC.
∑τ = - τ1 + τ2
0 = -1000N . 0,2 meter + F . 0,8 meter
0 = -1000N . 0,2 meter + F . 0,8 meter
F = 200 J / 0,8 meter
F = 2000 J / 8 meter = 250 N
Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban adalah 250 N
2. Dua orang duduk di jungkat-jungkit. Anak kecil 40 kg, dan ayahnya 80 kg. Anak duduk di titik 1 meter dari Poros C. Di mana ayah harus duduk supaya jungkat-jungkit seimbang? (g = 10m/s2)
Jawab
Masalah seperti ini dapat diselesaiakan dengan prinsip torsi.
Rumus Torsi :
τ = F. r
F adalah gaya
r adalah lengan gaya
dimana F harus tegak lurus r
keadaan setimbang (tidak berputar) berlaku :
∑τ = 0
∑F = 0
Perjanjian tanda, searah jarum jam (+) berlawanan jarum jam (-)
Gaya beban anak (-)
Gaya beban ayah (+)
Terhadap poros C.
∑τ = - τ1 + τ2
0 = -400N . 1 meter + 800N . x
x = 1/2 meter
Ayah harus duduk 1/2 meter dari poros C.
3. Sebuah tongkat berdiri miring ditunjang dengan tali. Berat tongkat 400N, di ujung tali digantung benda seberat 2000N. AC adalah 3/4 L dan BC adalah 1/4 L. Tongkat dalam keadaan setimbang. Tentukan Tegangan tali dan gaya tongkat menahan tembok!
Jawab
Rumus Torsi :
τ = F. r
F adalah gaya
r adalah lengan gaya
dimana F harus tegak lurus r
keadaan setimbang (tidak berputar) berlaku :
∑τ = 0
∑F = 0
Perjanjian tanda, searah jarum jam (+) berlawanan jarum jam (-)
Gaya beban tongkat dan gaya benda (+)
Gaya tegangan tali (-)
Terhadap poros A.
Ada 3 Gaya bekerja pada tongkat :
Gaya beban tongkat W, lengannya : 1/2 L cos 53 (AD') (Gaya beban karena gravitasi selalu berada di tengah benda)
Gaya tegangan tali T, lengannya : 3/4 L sin 53 (CC')
Gaya beban benda Wb, lengannya : L cos 53 (AB')
∑τ = 0
Wb. AB' + Wab . AD' - T. CC' = 0
2000N. (6/10) L + 400 (6/20) L - T(24/40) L = 0
1200N.L + 120 N.L - T(24/40)L = 0
T = 1320(40/24) N = 2200 N
Tegangan tali = 2200 N
∑F = 0
Gaya Horizontal - T = 0
Gaya Horizontal = T = 2200 N
Gaya Vertikal - Wab - Wb = 0
Gaya Vertikal - 400 - 2000 = 0
Gaya Vertikal = 2400 N
Gaya Fa^2 = Gaya Horizontal^2 + Gaya Vertikal^2
Gaya tongkat pada tembok adalah 3255, 764 N
Komentar
Posting Komentar