A. Konsep Benda Tegar
Sebelum melangkah lebih jauh, terlebih dahulu gurumuda bahas kembali konsep benda tegar. Tujuannya biar dirimu lebih nyambung dengan penjelasan mengenai titik berat.
Dalam ilmu fisika, setiap benda bisa kita anggap sebagai benda tegar benda kaku. Benda tegar itu cuma bentuk ideal yang membantu kita menggambarkan sebuah benda.
Bagaimanapun setiap benda dalam kehidupan kita bisa berubah bentuk tidak selalu tegarkaku, jika pada benda tersebut dikenai gaya yang besar. Setiap benda tegar dianggap
terdiri dari banyak partikel alias titik. Partikel – partikel itu tersebar di seluruh bagian benda. Jarak antara setiap partikel yang tersebar di seluruh bagian benda selalu sama.
Untuk membantumu lebih memahami konsep benda tegar, lihat ilustrasi ini. Amati gambar di bawah ini.
Ini gambar sebuah benda contoh. Benda ini bisa kita anggap tersusun dari banyak partikel. Pada gambar, partikel – partikel ditandai dengan titik hitam. Seharusnya semua bagian benda
itu dipenuhi dengan titik hitam, tapi nanti malah gambarnya jadi hitam semua. Maksudnya adalah menunjukkan partikel-partikel atau titik-titik.
Benda ini kita anggap terdiri dari partikel-partikel. Partikel-partikel itu diwakili oleh titik hitam. Tanda panah yang berwarna biru menunjukkan arah gaya gravitasi yang bekerja pada
tiap-tiap partikel. Seandainya benda kita bagi menjadi potongan-potongan yang sangat kecil, maka satu potongan kecil itu = satu partikel. Jumlah partikel sangat banyak dan masing-
masing partikel itu juga punya massa. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :
m
1
= partikel 1, m
2
= partikel 2, m
3
= partikel 3, m
4
= partikel 4, m
5
= partikel 5, ……, m
n
= partikel terakhir. Jumlah partikel sangat banyak, lagian kita juga tidak tahu secara pasti ada berapa jumlah partikel. Untuk mempermudah, maka kita cukup menulis titik-titik ….
dan n. Simbol n melambangkan partikel yang terakhir.
Gaya gravitasi bekerja pada masing-masing partikel itu. Secara matematis bisa kita tulis sebagai berikut :
Gaya gravitasi yang bekerja pada partikel = gaya berat partikel m
1
g = w
1
= gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 1 m
2
g = w
2
= gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 2 m
3
g = w
3
= gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 3 m
4
g = w
4
= gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 4 m
5
g = w
5
= gaya gravitasi yang bekerja pada partikel 5 Dan seterusnya………………….
M
n
g = w
n
= gaya gravitasi yang bekerja pada partikel terakhir
Apabila benda berada pada tempat di mana nilai percepatan gravitasi g sama, maka gaya berat untuk setiap partikel bernilai sama. Arah gaya berat setiap partikel juga sejajar menuju
ke permukaan bumi. Untuk mudahnya bandingkan dengan gambar di atas. Untuk kasus seperti ini, kita bisa menggantikan gaya berat pada masing-masing partikel dengan sebuah
gaya berat tunggal w = mg yang bekerja pada titik di mana pusat massa benda berada. 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.
Keterangan : w = gaya berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda
m = massa benda
g = percepatan gravitasi
Bentuk benda simetris, sehingga pusat massa dengan mudah ditentukan. Pusat massa untuk benda di atas tepat berada di tengah-tengah. Jika bentuk benda tidak simetris atau tidak
beraturan, maka pusat massa benda bisa ditentukan menggunakan persamaan persamaan untuk menentukan pusat massa benda ada di pokok bahasan pusat massa.
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 tumlah semua torsi yang bekerja pada benda = 0. Ketika titik berat berada pada pusat massa, lengan
gaya = 0. Karena lengan gaya nol, maka tidak ada torsi yang dihasilkan oleh gaya berat Torsi = gaya x lengan gaya = gaya berat x 0 = 0 . Syarat 2 terpenuhi.
B. Titik Berat Benda
Kategori