LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KESETIMBANGAN BENDA TEGAR
KELOMPOK KOMPETENSI B
Mata Pelajaran Fisika SMA
31
diam, jika bergerak mungkin bisa menyebabkan malapetaka. Salah satu contoh sederhana adalah jembatan.
Jembatan yang tidak dirancang dengan baik akan ikut bergerak atau roboh jika tidak mampu menahan beban kendaraan yang lewat di atas jembatan tersebut. Gedung yang tidak
dirancang dengan baik juga akan langsung roboh jika diguncang gempa bumi meskipun hanya gempa berskala kecil saja.
Pada konsep kesetimbangan benda tegar Anda tetap menganggap benda sebagai benda tegar. Benda tegar hanya bentuk ideal yang Anda gunakan untuk menggambarkan suatu
benda. Suatu benda disebut sebagai benda tegar jika jarak antara setiap bagian benda itu selalu tetap. Dalam hal ini, setiap benda bisa Anda anggap tersusun dari partikel-partikel
atau titik-titik, di mana jarak antara setiap titik yang tersebar di seluruh bagian benda selalu tetap. Benda tegar juga disebut benda kaku.
Pada kenyataannya, setiap benda bisa berubah bentuk menjadi tidak tegar, jika pada benda itu dikenai gaya atau torsi. Misalnya beton yang digunakan untuk membangun
jembatan bisa bengkok, bahkan patah jika dikenai gaya berat yang besar ada kendaraan raksasa yang lewat di atasnya. Dalam hal ini benda-benda itu mengalami perubahan
bentuk. Jika bentuk benda berubah, maka jarak antara setiap bagian pada benda itu tentu saja berubah atau benda menjadi tidak tegar lagi. Untuk menghindari hal ini, maka Anda
perlu mempelajari faktor-faktor apa saja yang dibutuhkan agar sebuah benda tetap tegar. Dalam merancang sesuatu, para ahli teknik biasanya memperhitungkan hal ini secara
saksama. Mereka juga memperhitungkan faktor elastisitas bahan ingat Hukum Hooke dan elastisitas dan memperkirakan secara saksama gaya dan torsi maksimum agar benda tetap
tegar. Berikut ini diuraikan beberapa konsep penting yang berkaitan dengan kesetimbangan benda tegar.
1. Pusat Massa
Konsep pusat massa berkaitan erat dengan titik berat atau pusat gravitasi yang akan Anda pelajari. Dalam pokok bahasan gerak lurus GLB, GLBB, gerak jatuh bebas
dengan kecepatan horizontal nol, dan gerak vertikal, gerak parabola dan gerak melingkar, setiap benda Anda anggap sebagai partikel; lebih tepatnya partikel tunggal.
Ketika sebuah benda bergerak, mobil misalnya, bagian depan, bagian samping dan bagian belakang mobil itu mempunyai kecepatan yang sama. Apabila Anda
menganggap mobil terdiri dari banyak titik yang tersebar di seluruh bagian mobil itu, maka ketika bergerak, setiap titik yang tersebar di seluruh mobil itu punya kecepatan
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KESETIMBANGAN BENDA TEGAR
KELOMPOK KOMPETENSI B
32
yang sama. Karenanya tidak ada salahnya jika Anda menganggap mobil seperti satu titik, karena gerakan satu titik bisa menggambarkan gerakan keseluruhan mobil.
Jika suatu benda melakukan gerak rotasi, benda tidak bisa kita anggap sebagai partikel karena kasusnya sudah berbeda. Dalam gerak rotasi, benda tegar dianggap terdiri dari
banyak partikel. Jarak antara setiap partikel yang menyusun benda tegar selalu sama dan tidak bisa dianggap sebagai partikel karena gerakan satu partikel tidak bisa mewakili
keseluruhan gerakan benda. Dalam hal ini, kecepatan linier setiap bagian benda yang melakukan gerak rotasi berbeda-beda.
Pada benda berotasi atau benda bergerak umum, terdapat satu bagian pada benda itu bisa Anda sebut sebagai partikel atau titik yang bergerak seperti sebuah partikel tunggal dalam
gerak translasi. Titik ini dikenal dengan julukan pusat massa. Untuk memudahkan pemahaman, pelajari contoh berikut ini.
Gambar 2.2. Gerak umum benda dengan lintasan lurus
Gerak umum pertama, merupakan suatu jenis gerakan di mana benda tidak melakukan gerak translasi murni.
Dengan kata lain, tidak semua bagian benda bergerak melalui lintasan yang sama. Pada gambar 2.2 tongkat
melakukan gerak rotasi sepanjang arah horisontal ke kanan. Ketika berotasi, posisi tongkat selalu berubah-
ubah. Walaupun demikian, terdapat satu bagian tongkat yang bergerak sepanjang lintasan lurus yang diberi garis putus-putus. Bagian tongkat itu kita
tandai dengan titik hitam. Bagian tongkat yang diberi tanda titik hitam itu adalah pusat massa tongkat.
Gerak umum kedua dapat dilihat apabila sebuah kapak dilemparkan ke atas seperti pada Gambar 2.3. Semua bagian dari kapak tersebut akan melakukan gerak yang kompleks, yaitu
gerak translasi dan rotasi kecuali pusat massanya yang akan melakukan gerak parabola karena bertindak sebagai satu partikel. Bagian kapak yang diberi titik hitam itu adalah pusat
massa. Dalam hal ini lintasan pusat massa kapak berbentuk parabola, mirip seperti lintasan benda benda dianggap sebagai partikel tunggal yang melakukan gerak parabola.
Gambar 2.3. Gerak benda dengan
lintasan parabola
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: KESETIMBANGAN BENDA TEGAR
KELOMPOK KOMPETENSI B
Mata Pelajaran Fisika SMA
33
Gambar 2.4 merupakan gambar sebuah benda yang sedang menggelinding ke kanan. Sepanjang gerakannya, benda tidak tergelincir atau tidak selip. Perhatikan titik A dan B.
Ketika benda menggelinding ke kanan, posisi titik A dan B selalu berubah. Arah lintasannya berupa garis putus-putus. Dalam hal ini titik B pusat massa
melakukan gerak lurus, sedangkan titik A melakukan gerak rotasi.
Gambar 2.4 Gerak menggelinding
Contoh berikutnya adalah sebuah balok yang melakukan gerak lurus, lihat Gambar 2.5. Titik hitam itu mewakili pusat massa balok dengan asumsi bahwa balok tersebut tidak
beraturan. Namun jika bentuk balok beraturan, pusat massanya terletak tepat di tengah balok itu dan hanya ada satu titik pusat massa.
Gambar 2.5 Gerak Lurus sebuah balok
Ketika benda melakukan gerak lurus, pusat massa benda juga melakukan gerak lurus. Lintasannya ditandai dengan garis putus-putus. Jadi tidak ada salahnya jika setiap
benda yang melakukan gerak translasi dianggap sebagai partikel atau titik. Partikel atau titik itu bisa menggambarkan pusat massa benda. Dengan kata lain, ketika Anda
mengandaikan setiap benda seperti partikel, kita menganggap massa benda seolah- olah terkonsentrasi pada pusat massanya. Untuk kasus seperti ini, analisis kita hanya
terbatas pada titik dimana pusat massa benda berada.
A A
B B
B A
A A
