Dokumen tersebut membahas tentang percobaan kesetimbangan dan resultan gaya. Secara singkat, dokumen menjelaskan tentang penentuan resultan dari dua gaya atau lebih dengan menggunakan prinsip paralelogram dan menggambarnya secara grafis.

1. Kuectnhangan )aa ft.esalean eaya
PERCOBAAN 02
KESETIMBANGAN DAN RESULTAN GAYA
TUJUAN PERCOBAAN
Setelah menyelesaikan percobaan ini siswa diharapkan dapat:
1. Menentukan resultan dua gaya atau tebih;
2. Menganalisis prinsip kesetimbangan secara benar.
PENDAHULUAN
Gaya dapat didefinisikan sebagai tarikan atau dorongan, Tarikan
atau dorongan memiliki besar dan arah. Kuantitas yang memiliki
besaran dan arah disebut besaran vektor, dengan singkat disebut
vektor- Besaran vektor disimbotkan dengan sebuah tanda panah
(Gambar 2.1). Panjang tanda panah menunjukkan nirai besaran
dan arah tanda panah menunjukkan arah besaran. Gambar 2.1
dapat menunjukkan besaran gaya 3 satuan, atau 30 satuan, atau
0.3 satuan, 3000 satuan, atau setiap kelipatan 3.
Umumnya gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda dapat
melalui setiap bagian benda tersebut seperti halnya gaya
gravitasi, atau melalui sebuah permukaan (seperti ketika orang
Gambar2.2
avr
A.
B.
mendorong sesuatu dengan tangan). Akan tetapi, demi sederhananya permasalahan, sering
diasumsikan bahwa gaya-gaya bekerja pada sebuah titik. Titik itu disebut "titik aksf, atau,,titik
tangkap" gaya. Garis di sepanjang aksi gaya disebut "garis aksl' atau "ga7s kerja" gaya. Dalam
Gambar 2-'l P adalah titik aksi atau titik kerja gaya F, dan /. adalah garis aksi atau garis kerja
gaya tersebut.
Dua gaya atau lebih dapat
bekerja (beraksi) pada sebuah
benda. Contoh: Kereta pedati
ditarik oleh dua ekor kuda,
kereta api ditarik oleh dua
lokomotif, pesawat terbang
digerakkan oleh 4 mesin jet,
dan lainiain. Gaya dapat
beraksi pada titik aksi yang
berbeda dan garis gaya yang
berbeda seperti pada Gambar
2.2(a). Gaya tersebut disebut
dengan gaya-gaya tidak seasal
(non-concunent force). Jika gaya itu beraksi pada sebuah titik tunggal seperti pada Gambar
2.2(b), gaya itu disebut gaya-g aya seasa/ (concurrent force).
Sebuah gaya F yang mempunyai besar yang sama dengan gaya F, tetapi berlawanan arah.
Dalam Gambar 2.2 F adalah penyeimbang gaya F, atau sebaliknya, F penyeimbang F. Dua gaya
tersebut tidak mempengaruhi gerak benda itu, atau benda itu ada dalam keadaan setimbang.
Gambar 2.1
Gaya dalam bentuk vektor
C,ayagaya seasal
(b) Oorrcurrent forces
Gayaaaya tidak seasal
(a) Nonconurrant forces

2. Kuetta$angan lan TEuut aa Qaya
Resultan dua gaya atau lebih adalah satu gaya yang
mempunyai pengaruh yang sama ke benda seperti
pengaruh dua atau lebih gaya tersebut. Resultan beberapa
gaya disebut juga jumlah gaya-gaya tersebut. Untuk
mendapatkan resultan gaya adalah sama dengan
menjumlahkan gaya-gaya yang beraksi. Dalam percobaan
ini kita akan mencari resultan dua gaya menggunakan cara
yang didefinisikan diatas. Sebagaibenda tempat kerja gaya
akan digunakan sebuah benda cincin. Masa benda cincin
cukup kecil sehingga dapat diabaikan dibandingkan dengan
besar gaya yang bekerja padanya. Ukurannya juga kecil
sehingga dapat dianggap sebagaisebuah titik.
C. ALATPERCOBAAN
Papan percobaan Neraca Peqas
Benda cincin Beban bercelah dan penqqantunq beban
Busur deraiat Puli(2)
Talinilon
D. PERSIAPAN PERCOBAAN
Rangkailah papan percobaan dan neraca pegas seperti dalam Gambar 2.4. Neraca Pegas dalam
posisi vertikal.
Gambar 2.3
Gaya dan gaya penyeimbang.
E. LANGKAH PERCOBAAN
Penyeimbang sebuah gaya
1. Gantung benda cincin pada pengait
yang ada pada neraca pegas
seperti terlihat pada Gambar 2.4.
2. Gantung beban bercelah
sedemikian rupa sehingga
massanya adalah 150 g pada
benda cincin seperti pada Gambar
2-4. Benda tersebut dalam
keadaan setimbang.
Beban 150 g menarik benda cincin
ke arah bawah sebesar 0,150 kg x
9,8 m/detik2 = 1,47 = 1,5 N.
Neraca Pegas mengukur gaya
yang bekerja pada benda cincin ke
arah atas. Karena benda dalam
keadaan setimbang, gaya ini
tentulah gaya penyetimbang atau
penyeimbang gaya gravitasi yang
bekerja pada beban yang
digantung.
Gambar2.4
Gaya gravitasi dan penyeimbangnya
<_-
Penyeimbarg
4-- Benda cincin
I cava sra/itasi
J

3. Kesettutiangan )an ft.uattan Qaya
3. Baca gaya penyetimbang atau penyeimbang pada neraca pegas! Menunjukkan angka yang
mendekati besar gaya gravitasikah, yaitu. = 1,5 N, neraca pegas?
Resultan Dua Gaya I
'1. Rangkai alat percobaan seperti pada Gambar.2.S sedemikian rupa sehingga pada benda cincin
bekerja 3 gaya sembarang Fy F2 dand F3, dan setimbang pada titik tengah busur derajat.
Catatan:
a. Sumbu X dan Y dibayangkan ada untuk kemudahan, dan tidak perlu digambar pada
papan percobaan!
b. Banyaknya beban bercelah digambarkan pada gambar hanyalah contoh. Anda dapat
menggunakan banyak beban bercelah yang lain!
2. Atur busur derajat sedemikian rupa
sehingga garis hubung sudut 0o
dan 180" pada skala pada posisi
horizontal. Sebaiknya digunakan
bantuan bidang miring dan tali
penyipat tegaknya untuk
pengaturan ini.
3. Jika dibutuhkan, atur dan buat
sudut a, B dan y cukup besar
sedemikian rupa sehingga dapat
diukur dengan akurat.
4. Coba mengurangi pengaruh
gesekan dengan menarik salah
satu beban dan kemudian
melepaskannya lagi.
5. Baca sudut a, B, dan Tpada busur
derajat dan baca gaya F pada
neraca pegas. Catat hasil itu di
bawah ini.
q= ... "i 0= ... "; y= ...o; F= ...
N.
catat m1 dan mz, dan hitung F1 dan F2 menggunakan persamaan F = fitg, ambil g = g,g
m/detik2. Catat hasiltersebut pada bagian dibawah ini:
lTll= ... kg;-+ Fr =...N;
tnz= ... kg;+ F2 - ... N.
Pada selembar kertas, dan menggunakan data di atas, gambarkan gaya F, F1 dan F2,
dengan menganggap gaya F, Fr and F2 adarah gaya yang setitik tangkap (seasar). Besar
(panjang) gaya F, Fr dan F2 haruslah dibuat sebanding dengan nilai-nilaiyang didapat pada
pengukuran di atas.
Gambar gaya Fe, gaya penyetimbang gaya F.
Gambar 2.5
Mencari resultan dua gaya
7.
8.

4. Kontlnaagan )aa Rosillan Qaga
9. Gambar parallelogram menggunakan F.r dan F2 sebagai sisi-sisinya. Lalu gambar
diagonalnya
Apa yang dapat Anda katakan mengenai diagonal ini dan F"?
F. KESIMPULAN
1. Jika percobaan telah dilakukan dengan baik, yaitu kesalahan yang terjadi kecil, seharusnya
didapatkan bahwa diagonal paralelogram FrFz adalah boleh dikatakan sama dengan F", baik
dalam panjang maupun arahnya. Karena Fr dan F2 dalam keadaan setimbang dengan F, F1
dan Fz secara bersama-sama merupakan penyetimbang gaya F. Oleh karen itu, F", atau
diagonal paralelogram itu, adalah sama dengan gabungan Fr dan F2. Gaya itu, F", adalah
resultan F,r dan Fz.
2. Secara grafik, resultan dua gaya seasal dapat ditentukan derlPgan menggambar vektor gaya
sebagai sisi-sisi paralelogram, dan selanjutnya menggambar diagonal paralelogram untuk
mendapat resultan dua gaya tersebut.
3. Konsekuensi logis pernyataan di atas ialah, jika ada lebih dari dua gaya, resultan dua gaya
dapat ditentukan, dan selanjutnya resultan dua gaya tadi dan gaya yang lain dapat juga
ditentukan dengan prinsip yang sama, dan demikian seterusnya
4. Sejumlah gaya setangkap dapat diganti dengan sebuah gaya tunggalyang disebut resultan gaya.
5. Benda dikatakan dalam keadaan setimbang jika memenuhi hubungan:
IF1= I (penjumlahan vektor)
G. PERTANYAAN
1. Tentukan secara.grafik resultan tiga gaya F1, F2danF3 pada Gambar
2.6.
2. Berpengaruhkan urutan penjumlahan gaya{aya dalam mencari
resultan ketiga gaya. Jelaskan jawaban Anda dengan
menggunakan Gambar 2.6!
Gambar 2.6
3. Jelaskan bagaimana cara Anda menentukan resultan 4 buah gaya!