Penentuan Posisi Pusat Massa
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KESETIMBANGAN BENDA TEGAR
KELOMPOK KOMPETENSI B
Mata Pelajaran Fisika SMA
37
menggantikan gaya berat pada masing-masing partikel dengan sebuah gaya berat tunggal w = mg yang bekerja pada titik pusat massa benda. Jadi gaya berat ini mewakili semua
gaya berat partikel. Titik di mana gaya berat bekerja dalam hal ini pusat massa benda, di sebut titik berat. Nama lain dari titik berat adalah pusat gravitasi.
Jadi untuk percepatan gravitasi yang sama di setiap titik pada benda, pusat gravitasi sama dengan pusat massa. Semakin dekat dengan pusat bumi, semakin besar percepatan gravita-
si, maka partikel penyusun balok yang berada lebih dekat dengan permukaan tanah memiliki g yang lebih besar. Sebaliknya, partikel yang berada di atas permukaan tanah
memiliki g lebih kecil. Pada gambar 2.8, partikel 1 yang bermassa m
1
memiliki g lebih besar, sedangkan partikel terakhir yang bermassa m
n
memiliki g yang lebih kecil. Huruf n merupakan simbol partikel terakhir. Jumlah partikel sangat banyak dan kita juga tidak
tahu secara pasti berapa jumlah partikel, sehingga cukup disimbolkan dengan huruf n. Karena partikel yang bermassa m
1
memiliki g lebih besar, maka gaya berat yang bekerja padanya lebih besar dibandingkan dengan partikel terakhir. Jika Anda amati bagian
balok, dari m
1
, hingga m
n
, tampak bahwa semakin ke atas, jarak bagian balok 2 itu dari permukaan tanah semakin jauh. Tentu saja hal ini mempengaruhi nilai g pada masing-
masing partikel penyusun balok tersebut. Untuk massa setiap partikel sama, maka yang menentukan besar gaya berat adalah percepatan gravitasi g. Semakin ke atas, gaya
berat W setiap partikel semakin kecil. Untuk massa setiap partikel berbeda maka gaya berat bergantung pada massa dan gravitasi. Pada kasus percepatan gravitasi tidak
sama, pusat gravitasi dan pusat massa tidak sama. Jika benda berada pada tempat yang memiliki nilai percepatan gravitasi g yang sama,
maka gaya gravitasi bisa dianggap bekerja pada pusat massa benda itu. Untuk kasus
seperti ini, titik berat benda berada pada pusat massa benda. Perlu diketahui bahwa
penentuan titik berat benda juga perlu memperhatikan syarat-syarat keseimbangan. Untuk kasus di atas, titik berat benda harus terletak pada pusat massa benda, agar
syarat 1 terpenuhi. Syarat 2 mengatakan bahwa sebuah benda berada dalam keseimbangan statis jika
jumlah semua torsi yang bekerja pada benda adalah nol. Ketika titik berat berada pada pusat massa, lengan gaya adalah nol. Karena lengan gaya nol, maka tidak ada torsi
yang dihasilkan oleh gaya berat.
Syarat 2 terpenuhi. Titik berat benda untuk tempat yang memiliki percepatan gravitasi g yang berbeda. Pada pembahasan sebelumnya, titik berat benda diangggap terletak
Torsi = Gaya x Lengan Gaya = Gaya berat x 0 = 0
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KESETIMBANGAN BENDA TEGAR
KELOMPOK KOMPETENSI B
38
pada pusat massa benda tersebut. Hal ini hanya berlaku jika benda berada di tempat yang memiliki percepatan gravitasi g yang sama. Benda yang berukuran kecil bisa
memenuhi kondisi ini, tetapi benda yang berukuran besar tidak. Bagaimanapun, percepatan gravitasi g ditentukan oleh jarak dari pusat bumi. Bagian
benda yang lebih dekat dengan permukaan tanah maksudnya lebih dekat dengan pusat bumi, memiliki g yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang jaraknya lebih jauh
dari pusat bumi. Untuk memahami hal ini, amati ilustrasi pada Gambar 2.9 di bawah.
a Batang kayu diletakan diatas jari b Gaya-gaya yang bekerja pada batang kayu
Gambar 2.9. Batang kayu homogen
Sebuah batang kayu diletakkan di atas jari, tepat di tengah tengah batang kayu. Anda dapat menganggap batang kayu tersusun dari potongan-potongan yang sangat kecil.
Potongan-potongan batang yang sangat kecil ini bisa disebut sebagai partikel atau titik. Massa setiap partikel penyusun balok sama. Bentuk batang kayu simetris sehingga bisa
menentukan pusat massanya dengan mudah. Pusat massa terletak di tengah-tengah batang kayu lihat Gambar 2.9.b.
Bagaimanakah titik berat batang kayu di atas? Titik berat atau pusat gravitasi tidak tepat berada pada pusat massanya. Titik berat berada di bawah pusat massa balok. Hal ini
disebabkan karena gaya berat partikel-partikel yang berada di sebelah bawah pusat massa balok partikel-partikel yang lebih dekat dengan permukaan tanah lebih besar
daripada gaya berat partikel 2 yang ada di sebelah atas pusat massa partikel 2 yang lebih jauh dari permukaan tanah.
Hampir semua benda yang dipelajari berukuran kecil, sehingga Anda tetap menganggap titik berat benda berhimpit dengan pusat massa. Jarak antara setiap partikel dari pusat
bumi dari permukaan tanah berbeda-beda, tetapi karena perbedaan jarak itu sangat kecil, maka perbedaan percepatan gravitasi g untuk setiap partikel tidak terlalu besar.
Karenanya, perbedaan percepatan gravitasi bisa diabaikan. Anda tetap menganggap setiap bagian benda memiliki percepatan gravitasi yang sama.