Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
139
T
1
– T
2
=
1 2
. 4 . 2 50 – 5
a – 30 – 3a = 2a
20 = 10 . a
a = 2 ms
2
b. T
1
= 50 – 5 . 2 = 40 N T
2
= 30 + 3 . 2 = 36 N
Kerja Kelompok 1
m
1
m
2
Kerjakan bersama kelompokmu 1.
Sebuah pesawat Atwood seperti pada gambar, terdiri atas katrol silinder licin
bermassa 10 kg, beban m
1
bermassa 50 kg, dan beban
m
2
bermassa 200 kg. Jika antara balok
m
1
dan bidang datar ada gaya gesek dengan
μ = 0,1 dan percepatan gravitasi
g = 9,8 ms, tentukan: a.
percepatan sistem, b.
gaya tegangan tali. 2.
Balok A ditarik oleh pemberat B dengan cara seperti pada gambar.
Koefisien gesek antara balok A dengan lantai = 0,5. Massa A = m,
massa B = 3 m, massa tali dan katrol diabaikan, dan percepatan
gravitasi g. Tentukan:
a. gaya tarik oleh tali,
b. percepatan
B.
Gambar 6.19 a Gerak menggelinding dengan gaya F pada sumbunya dan b gerak menggelinding dengan gaya pada titik singgungnya
F
f F
f
G. Menggelinding
Contoh lain penerapan benda yang bergerak rotasi dan translasi adalah gerak
menggelinding . Untuk menentukan gaya-gaya yang bekerja
pada gerak menggelinding, perhatikan uraian berikut
Menggelinding
a b
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
140
Kesetim- bangan
H. Kesetimbangan Benda Tegar
Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan gaya resultan
dan momen gaya resultan sama dengan nol. Kesetimbangan benda tegar terjadi pada keadaan benda sebagai berikut.
1. Benda yang diam statis
Contoh: bangunan gedung, jembatan, dan pelabuhan. 2.
Benda yang bergerak lurus beraturan dinamis Contoh: gerak meteor di ruang hampa, gerak kereta api, dan gerak
elektron mengelilingi inti atom. Adapun kesetimbangan benda tegar dibedakan menjadi dua, yaitu
kesetimbangan partikel dan kesetimbangan benda. 1.
Kesetimbangan partikel Partikel adalah benda yang ukurannya dapat diabaikan dan hanya
mengalami gerak translasi tidak mengalami gerak rotasi. Syarat kesetimbangan partikel adalah:
ΣF = 0 → ΣF
x
= 0 sumbu X
ΣF
y
= 0 sumbu Y
2. Kesetimbangan benda
Syarat kesetimbangan benda adalah: ΣF
x
= 0, ΣF
y
= 0, Σ
τ = 0 Berdasarkan letak gaya yang bekerja pada benda ada dua jenis gerak
menggelinding, yaitu: 1.
Gerak menggelinding dengan gaya F berada tepat di sumbu
Gerak menggelinding dengan gaya F berada tepat di sumbu
ditunjukkan oleh gambar 6.19a. Kesetimbangan gaya yang bekerja pada sistem ini adalah:
a. pada gerak translasi berlaku:
F – f = m . a . . . 6.34
b. pada gerak rotasi berlaku:
f . R = I . α
. . . 6.35 dengan
α =
R
a
2. Gerak menggelinding dengan gaya
F berada di titik singgung Gerak menggelinding dengan gaya
F berada di titik singgung ditunjukkan oleh gambar 6.19b. Kesetimbangan gaya yang bekerja
pada sistem ini adalah: a.
pada gerak translasi berlaku :
F + f = m . a
. . . 6.36 b.
pada gerak rotasi berlaku :
F – f . R = I . α
. . . 6.37
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2
141
Momen gaya merupakan besaran vektor yang nilainya sama dengan hasil kali antara gaya dengan jarak dari titik poros arah tegak
lurus garis kerja gaya. Momen gaya dirumuskan sebagai berikut. τ = F . d
Putaran momen gaya yang searah dengan putaran jarum jam disebut momen gaya positif, sedangkan yang berlawanan putaran
jarum jam disebut momen gaya negatif. Momen gaya yang diakibatkan pasangan dua gaya yang sama
besarnya dan arahnya berlawanan tetapi tidak segaris kerja disebut momen kopel. Benda yang dikenai momen kopel akan bergerak rotasi
terus-menerus. Untuk menguji pemahamanmu, kerjakan soal berikut
Kerjakan soal berikut dengan tepat Suatu batang homogen
AB memiliki massa 30 kg dan panjang 5 meter. Batang tersebut bertumpu pada lantai di
A dan pada tembok vertikal di
B. Jarak dari B ke lantai 3 meter. Batang AB menyilang tegak lurus garis potong antara lantai dan
tembok vertikal. Berapa besarnya gaya K mendatar yang
harus diberikan pada batang di A supaya batang tetap
setimbang? Hitung juga gaya tekan pada A dan B
Kerja Mandiri 2
B α
K A
Titik Berat
1. Titik Berat
Titik berat adalah titik pusat atau titik tangkap gaya berat dari
suatu benda atau sistem benda. Titik berat menurut bentuk benda dibedakan menjadi:
a. Benda berbentuk partikel massa
Apabila sistem benda terdiri atas beberapa benda partikel titik yang digabung menjadi satu maka koordinat titik beratnya
dirumuskan:
X
o
=
6 6
m X m
=
m X m X
m X m
m m
1 1
2 2
3 3
1 2
3
+ +
+ ... +
+
+ ...
Jadi z
o
X
o
, Y
o
Y
o
=
6 6
m Y m
=
m Y m Y
m Y m
m m
1 1 2 2
3 3 1
2 3
+ +
+ ... +
+
+ ...
