Pembahasan Soal Un Kesetimbangan Benda Tegar

Kesetimbangan benda tegar termasuk bahan yang sering muncul dalam soal ujian nasional bidang studi fisika. Setiap tahun setidaknya terdapat satu soal yang berafiliasi dengan dinamika rotasi.

Momen Inersia
Momen Gaya (Torsi)
Kesetimbangan Rotasi
Pembahasan Sistem Katrol

Pertanyaan wacana kesetimbangan benda tegar yang seringkali muncul dalam soal ujian nasional yaitu besar tegangan tali biar sistem seimbang, besar gaya yang didiberikan, dan berat benda yang digantung.

Berikut beberapa soal ujian nasional wacana kesetimbangan benda tegar.

UN Fisika 2006/2007

1. Sistem berada dalam kesetimbangan. Jika berat beban yaitu 500√2 N, besar tegangan tali yang membentuk sudut 45^o yaitu ....

   A. Nol	D. 375 N
   B. 150 N	E. 500 N
   C. 250 N

   
   

   

   Pembahasan :
   Untuk menjawaban soal menyerupai ini kita sanggup memakai konsep Aturan sinus. Untuk itu kita tentukan terlebih lampau besar sudut yang berada di hadapan masing-masing gaya sebagai diberikut :
   
   

   

   
   Dari gambar terang terlihat bahwa pada titik kesetimbangan terdapat tiga gaya yang bekerja yaitu T₁, T₂, dan T₃. Besar tegangan tali T₁ = T₂ karena besar sudutnya sama. Karena besar tegangan T₃ sama dengan berat beban yang digantung, maka :
   

   T2	=	T3
   sin 135		sin 90

   T2	=	W
   sin 135		sin 90

   T2	=	500√2
   ½√2		1

   ⇒ T₂ = 500√2 (½√2)
   ⇒ T₂ = 500 N
   Jadi, T₁ = T₂ = 500 N (Opsi E).
   
   
   
   
2. Pada tengah-tengah batang AB digantungkan sebuah balok bermassa 8 kg. Besarnya tegangan tali kalau massa batang diabaikan yaitu ....

   A. 40 N	D. 160 N
   B. 80 N	E. 160√3 N
   C. 80√3 N

   

   
   Pembahasan :
   Dalam keadan setimbang berlaku :
   ∑ τ = 0
   ⇒ W (½AB) − T sin 30 (AB) = 0
   ⇒ W (½AB) = T (½) (AB)
   ⇒ W (½AB) = T (½AB) 
   ⇒ W = T
   ⇒ T = m.g
   ⇒ T = 8 (10)
   ⇒ T = 80 N (Opsi B).

UN Fisika 2007/2008

1. Sistem berada dalam keadaan setimbang. Besar tegangan tali BC yaitu ....

   A. Nol	D. 300√2 N
   B. 300 N	E. 600√2 N
   C. 300√3 N

   

   
   Pembahasan :
   melaluiataubersamaini konsep hukum sinus diperoleh :
   

   Tbc	=	Tb
   sin 90		sin 135

   Tbc	=	W
   sin 90		sin 135

   Tbc	=	300
   1		½√2

   Tbc	=	600
   		√2

   Tbc	=	600	.	√2
   		√2		√2

   ⇒ T_bc = 300√2
   Jadi, T_bc = 300√2 N (Opsi D).
   
   
   
   
2. Pada sisem kesetimbangan benda tegar di bawah ini, batang AB sejenis panjang 80 cm beratnya 18 N, pada ujung B digantung beban yang beratnya 30 N, batang ditahan oleh tali BC. Jika jarak AC = 60 cm, tegangan pada tali yaitu ....

   A. 36 N	D. 65 N
   B. 48 N	E. 80 N
   C. 50 N

   

   
   Pembahasan :
   Pada gambar segitiga ABC, diketahui AB = 80 cm, AC = 60 cm. Berdasarkan dalil Phytagoras, maka panjang BC yaitu 100 cm. melaluiataubersamaini begitu sin B = sin θ = ⁶⁰⁄₁₀ = 0,6. Karena massa batang tidak diabaikan maka gaya yang menghasilkan torsi ada tiga gaya yaitu berat beban (W), berat batang (W_ab), dan tegangan tali (T sin θ).
   
   

   Dalam keadan setimbang berlaku :
   ∑ τ = 0
   ⇒ W (AB) + W_ab (½AB) − T sin θ (AB) = 0
   ⇒ W (AB) + W_ab (½AB) = T sin θ  (AB)
   ⇒ 30 (80) + 18 (40) = T (0,6)  (80)
   ⇒ 30 (80) + 9 (80) = 0,6 T (80)
   ⇒ (30 + 9) 80 = 0,6 T (80)
   ⇒ 39 = 0,6 T
   ⇒ T = 65 N (Opsi D).