praktikum mekanika

1. Kes cttn 6ang a n &en)a Beutk ata n
PERCOBAAN 08
KESETIMBANGAN BENDA BERUKURAN
TUJUAN PERGOBAAN
Setelah melakukan percobaan ini siswa diharapkan dapat:
1. Menyebut kondisi keadaan kesetimbangan untuk benda yang ada ukurannya.
2. Menentukan benda berada dalam keadaan setimbang atau tidak, jika gaya-gaya yang
bekerja pada benda diketahui.
PENDAHULUAN
Anda telah mempelajari bahwa pada sebuah benda dapat bekerja dua gaya atau lebih. Persoalan
kita dalam percobaan ini adalah mencari/menemukan kondisi (persyaratan) benda yang berada
pada keadaan.
Kesetimbangan adalah suatu keadaan ketika suatu benda tidak mengalami perubahan gerak.
Karena ada dua jenis gerak, yaitu gerak translasi dan gerak rotasi, tidak ada perubahan gerak
berarti tidak ada gerak translasi dan tidak ada gerak rotasi. Gerak translasi berkaitan dengan
gaya yang bekerja pada benda, dan gerak rotasiberkaitan dengan adanya momen gaya.
Dalam percobaan ini Anda akan menyelidiki keadaan setimbang suatu benda ketika sejumlah
gaya bekerja pada benda sedemikian rupa sehingga benda ada dalam keadaan setimbang.
Gaya-gaya yang bekerja pada benda adalah gaya-gaya sejajar.
ALAT PERCOBAAN
Papan percobaan Tuas
Pasak Penumpu Talinilon
Neraca Pegas Beban bercelah dan penggantung beban
Timbangan, misalkan Tipe Ohaus 311
(ika tersedia), tidak diberikan
Mistar,50 cm
D. PERSIAPAN PERCOBAAN
1. Tentukan dan tandai pusat massa tuas dengan cara menyeimbangkannya pada
pensilyang diletakkan di atas meja sepertiterlihat pada Gambar 8.1.
sebuah
3.
Gambar 8.1
Mencari pusat massa tuas
Anda harus mengetahui besar gaya gravitasi yang bekerja pada tuas. Untuk mengetahui ini,
gunakan neraca pegas untuk mengukur gaya tersebut, atau, jika timbangan tersedia,
tentukan massa tuas menggunakan timbangan, dan hitung beratnya menggunakan
persamaan W= mg, gunakan g = 9,8 m/detik2. Catat nilai ini pada kolom yang sesuai pada
Tabel 8.1.
Rangkai alat percobaan seperti pada Gambar 8.2, tetapi Gambar 8.2 hanya sebuah ilustrasi,
yang tidak perlu untuk diinterpretasikan.
Tuas
23

2. Kcs eeu Sang a n 7 an)a ? u aleata a
Catatan: pada gambar ditampilkan beberapa gaya yang bekerja pada sistem, yaitu F1, F2,, F3
dan Fa. Fg adalah gaya gravitasiyang bekerja pada tuas.
E. LANGKAH PERCOBAAN
a. Menggunakan titik penumpu sebagai acuan untuk menghitung momen gaya
1. Setimbangkan sistem dengan cara
menggeser pengait yang mengait
pada neraca pegas ke kiri atau ke
kanan tuas.
2. Tentukan besar F.r, Fz, dan fu (Fz
telah didapatkan di atas), dan catat
hasil percobaan pada kolom yang
sesuai pada Tabel 8.1. Besar gaya
Fa dapat dibaca pada neraca
pegas. Gaya F1 dan F2 harus
dihitung menggunakan hubungan
F = mg seperti percobaan
sebelumnya. Catat hasil ini pada
kolom yang sesuai pada Tabel 8.1.
Kita perlu mengetahui momen
gaya yang dihasilkan oleh tiap
gaya yang bekerja pada sistem.
Namuh, titik mana yang akan
digunakan sebagai acuan
menghitung momen gaya? Titik
mana saja dapat diambil. Untuk mudahnya, ambil titik S, yaitu titik tempat gaya F3 sebagai
titik acuan untuk menentukan momen gaya tiap gaya pada sistem. Dengan,memilih titik ini
momen gaya F4 tidak perlu dihitung. Sebab, momennya nol!
3. Ukur jarak tiap gaya ke titik acuan S, dan catat hasil yang didapatkan pada kolom yang
sesuai pada Tabel 8.1.
Tabel 8.1
lTll
(kg)
F1
(N)
d1
(m)
T1
(Nm)
ITl2
(kg)
F2
(N)
d2
(m)
T2
(Nm)
lfl3
(kg)
Fs
(N)
ds
(m)
t3
(Nm)
ffI4
(kg)
Fa
(N)
da
(m)
't4
(Nm)
F. PERHITUNGAN
a. Menggunakan titik penumpu sebagaititik acuan untuk menghitung momen gaya.
1. Lengkapikolom yang tersisa pada baris pertama Tabel8.1 dengan nilaiyang didapatkan dari
perhitungan, yaitu besar gaya{aya dan momen gaya tiaptiap gaya tersebut.
Gambar 8.2
Persiapan percobaan
24

3. Kes cetuhanga n 7 en)a Benk ata n
2' Berikan tanda positif (+) atau negatif (-) pada nilai momen gaya sesuai arah putar tuas yang
diakibatkannya. Sebagai contoh, Anda dapat memberikan tanda - ke momen gaya yang
membuat tuas berputar ke arah yang berlawanan arah jarum jam dan tanda + untuk momen
gaya yang membuat tuas berputar searah jarum jam, atau sebaliknya.
3. Lakukan hal yang sama untuk gaya-gaya yang lain dengan tanda (+) untuk gaya yang
memutar tuas searah jarum jam dan tanda negative (-) untuk gaya yang berarah sebaliknya.
4' Hitung jumlah semua momen gaya sesuai tanda yang terkait pada masing-masing momen
gaya menggunakan persamaan: Lc,=........ (1)
5. Hitung jumlah semua gaya sesuai tanda yang terkait pada masing-masing gaya
menggunakan persamaan: IFi =...... (2)
b' Memperhitungkan pengaruh berat benda pada tuas yang tidak begitu jelas kelihatan.
Gaya yang tidak begitu kelihatan pengaruhnya pada percobaan ini berat pengait yang ada pada
tuas, sehingga:
1' Tentukan massa pengait menggunakan sebuah timbangan. Dengan menggunakan massa
yang didapatkan, hitung besar gaya gravitasi pada pengait tersebut. Neraca pegas mungkin
juga cukup bagus untuk pengukuran nilaitersebut.
2. Masukkan nilai ini ke dalam perhitungan pada persamaan (1) dan (2) di atas:
Izi = ........... sE-/2, i- ..,.....,.,
c' Menggunakan titik sembarang sebagai titik acuan untuk menghitung momen gaya
pada tuas.
1' Pilih sembarang titik lain pada tuas, sebaiknya titik yang ada di tuas, sebagai titik acuan
untuk penentuan jarak pada setiap gaya yang bekerja.
2' Ukur jarak (lengan gaya) untuk tiap gaya, dan catat hasil pengukuran pada kolom yang
sesuai pada baris ke dua Tabel 8.1. Jika menurut pendapat Anda penting, masukkan juga
pengaruh gaya yang disebabkan oleh berat pengait pada tuas.
3. Hitung monen gaya tiap gaya yang bekerja terhadap titik acuan yang dipirih.
4' Hitung jumlah aljabar momen gaya dan jumlah aljabar gaya yang bekerja pada tuas seperti
sebelumnya:
ZFi=
PERTANYAAN
1' Apa yang dapat Anda katakan mengenai jumlah gaya-gaya pada benda yang berada dalam
keadaan setimbang?
2' Apa yang dapat Anda katakan mengenai jumlah momen-momen gaya pada benda dalam
keadaan setimbang?
KESIMPULAN
Berdasarkan data yang didapatkan di atas, buat sebuah kesimpulan mengenai kondisi (kondisi-
kondisi) kesetimbangan suatu benda.
25