TOPIK: KESETIMBANGAN STATIK DAN ELASTISITAS. 1. Dapatkah sebuah berada dalam kesetimbangan jika dalam keadaan bergerak? Jelaskan!

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "TOPIK: KESETIMBANGAN STATIK DAN ELASTISITAS. 1. Dapatkah sebuah berada dalam kesetimbangan jika dalam keadaan bergerak? Jelaskan!"

Farida Sudjarwadi
7 tahun lalu
Tontonan:

1 TOPIK: KESETIMBANGAN STATIK DAN ELASTISITAS SOAL-SOAL KONSEP 1. Dapatkah sebuah berada dalam kesetimbangan jika dalam keadaan bergerak? Jelaskan! Ya. Anggaplah sebuah benda berada pada sebuah pegas yang bergerak blakbalik (bersilasi). Pada pusat gerakan, baik jumlah trsi maupun jumlah gaya yang bekerja pada benda itu sama dengan nl. Cnth lain, sebuah meterid yang bergerak bebas melewati ruang hampa antarbintang merasakan tidak ada gaya dan terus bergerak dengan kecepatan knstan.. Berikanlah 1 cnth di mana trsi yang bekerja pada benda itu nl meskipun gaya ttal tidak nl. Sebuah benda yang jatuh bebas tidak mempunyai gaya ttal yang tidak nl, tetapi trsinya nl terhadap pusat massanya. 3. Dapatkah sebuah benda berada di dalam kesetimbangan jika satu-satunya trsi yang bekerja pada benda itu menghasilkan rtasi searah jarum jam? Tidak. Jika trsi-trsi berarah sama, maka trsi tatal tidaklah nl. 4. Misalkan, Anda berdiri dengan punggung menempel pada dinding. Mengapa Anda tidak dapat mempsisikan tumit merapat pada dinding dan membungkuk tanpa terjatuh? Ketika Anda sedang membungkuk, pusat gravitasi tubuhmu bergeser ke depan. Sekali pusat gravitasi Anda bergeser, gaya gravitasi yang bekerja menghasilkan trsi yang tidak nl pada tubuhmu dan Anda mulai bertasi. 5. Pusat gravitasi dari sebuah benda mungkin berada di luar benda itu. Berikanlah cnthnya! Bmerang berbentuk V, barstl, cangkir kpi ksng, satellite dish, dan pelampung berbentuk cincin. Dan masih ada cnth lain, Anda dapat mencarinya. 6. Sebuah tangga berdiri di atas tanah, bersandar pada dinding. Akankah Anda merasa lebih aman menaiki tangga itu jika dikatakan bahwa tanah licin tetapi dinding kasar, atau dinding licin dan tanah tidak rata? Jelaskanlah jawaban Anda!

Diagram benda bebas menunjukkan bahwa perlu sekali gaya gesekan pada tanah untuk mengimbangi gaya nrmal yang dikerjakan leh dinding terhadap tangga dan untuk menjaga tumpuan tangga tergelincit.

2 Diagram benda bebas menunjukkan bahwa perlu sekali gaya gesekan pada tanah untuk mengimbangi gaya nrmal yang dikerjakan leh dinding terhadap tangga dan untuk menjaga tumpuan tangga tergelincit. Yang cukup menarik adalah bahwa, jika ada gaya gesekan pada tanah dan pada dinding, adalah tidak mungkin untuk menentukan apakah tangga akan tergelincir (slip) terhadap keadaan setimbang. 7. Ananda hendak menimbang berat badan seekr anjing kesayangannya, Heru, pada sebuah timbangan. Salah satu cara yang dapat dipakai untuk menimbang Heru adalah sebagai berikut: Mula-mula dua kaki depan Heru diletakkan pada timbangan dan skala yang ditunjukkan terbaca. Kedua dua kaki belakang diletakkan di atas timbangan dan skala yang ditunjukkan terbaca. Ananda berpikir bahwa jumlah pembacaan skala pada langkah pertama dan kedua akan menjadi berat Heru yang sebenarnya. Apakah Ananda benar? Jelaskan jawabanmu! Dia mungkin saja benar. Jika Heru, anjingnya, berdiri pada sebuah timbangan yang relatif kecil, kaki 8. Dapatkah sebuah benda berada dalam kesetimbangan ketika hanya satu gaya yang bekerja terhadapnya? Jika Anda yakin jawabannya adalah ya, berikanlah sebuah cnth untuk mendukung kesimpulanmu! TIDAK. Salah satu syarat kesetimbangan adalah bahwa F = 0. Agar pernyataan pada sal menjadi benar, di mana hanya satu gaya tunggal yang bekerja pada sebuah benda, maka gaya itu harus mempunyai besar/nilai nl; jadi, sebenarnya tidak ada gaya yang bekerja pada benda itu.

permukaan bidang miring seperti pada gambar di bawah ini.

3 SOAL-SOAL HITUNGAN 9. Carilah massa beban m yang diperlukan untuk mengimbangi truk 1500 kg pada permukaan bidang miring seperti pada gambar di bawah ini. Anggaplah katrl licin dan tidak bermassa. τ = 0= mg 3r Tr T Mgsin 45 = 0 ( 530)( 9,80) ( g ) Mg sin kg sin 45 T = = = N T 530g m = = = 177kg. 3g 3g

4 10. Gambar berikut menunjukkan sebuah palu ketika sedang digunakan untuk menarik sebuah paku dari permukaan sebuah papan hrisntal. Jika gaya 150 N dikerjakan secara hrisntal seperti pada gambar, carilah (a) gaya yang dikerjakan leh palu pada paku (b) gaya yang dikerjakan leh permukaan pada titik kntak dengan palu. Anggaplah bahwa gaya yang dikerjakan palu pada paku sejajar dengan paku itu. a Ambillah mmen terhadap P, ( Rsin 30 ) 0 + ( Rcs30 )( 5,00cm) ( N)( cm) ,0 = 0 R = 1039, N= 1,04 kn Gaya yang dikerjakan leh palu terhadap paku sama besarnya dan berlawanan arah: 1,04 knpada arah 60 ke atas dan ke kanan. 0 b f = Rsin 30,0 150 N= 370N n= Rcs30,0 = 900 N F = N i + N ˆj permukaan ( 370 ) ˆ ( 900 )

5 11. Beban 00 kg digantungkan pada sebuah kawat yang panjangnya 4,00 meter, luas permukaan penampang kawat 0,00 x 10-4 m, dan mdulus Yung 8,00x N/m. Berapakah pertambahan panjangnya? F L = Y A Li FLi L = = AY = 4,90 mm ( 00)( 9,80)( 400) ( 0, )( 8, ) 1. Anggaplah bahwa mdulus Yung adalah 1,50 x N/m untuk sebuah tulang dan bahwa tulang itu akan retak jika tarikan yang dikerjakan padanya lebih besar daripada 1,50 x 10 8 N/m. (a) Berapakah gaya maksimum yang dapat dikerjakan pada tulang femur kaki jika tulang itu mempunyai diameter efektif minimum,50 cm? (b) Jika gaya yang lebih besar ini menekan tulang yang panjangnya 5 cm, berapakah besar penyusutan panjang tulang tersebut? F F ( a) stress= = A π r d F = ( stress) π ( b) stress Y ( strain) 8,50 10 m F = ( 1,50 10 N/m ) π F = 73,6 kn Y L = = L ( stress) Li L = = Y =,50 mm i 8 ( 1,50 10 N/m )( 0, 50 m) 1,50 10 N/m 10

Sebuah jembatan panjangnya 50,0 m dan massanya 8,00 x 10 4 kg diskng leh tiang-tiang pada ujung-ujungnya (titik A dan B), seperti pada

6 13. Hitunglah mdulus Yung untuk sebuah material yang kurva stess terhadap strain-nya ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. stress Defenisi dari Y = berarti bahwa Y adalah kemiringan grafik: strain N/m 11 Y = = 1, 0 10 N/m. 0, Sebuah jembatan panjangnya 50,0 m dan massanya 8,00 x 10 4 kg diskng leh tiang-tiang pada ujung-ujungnya (titik A dan B), seperti pada gambar berikut. Sebuah truk bermasa 3,00 x 10 4 kg berada 15,0 meter dari salah satu titik ujung jembatan. Berapakah gaya yang dikerjakan terhadap jembatan pada titik-titik tumpuannya?

7 Misalkan n dan n adalah gaya-gaya nrmal pada titik-titik tumpu. Dengan memilih titik asal Fy = 0 τ = 0, diperleh: 4 4 A B 4 4 ( g) ( g) pada A dengan dan n + n 8, g 3, g = 0 dan 3, ,0 8, ,0 A + n 50,0 = 0 n A n B B 5 = 5, Ndan 5 4,80 10 N. = B 15. Ketika seserang bediri di atas tumpuan kedua ujung kakinya (psisi menjinjit), psisi kaki ditunjukkan leh gambar di atas (gambar (a)). Gaya gravitasi pada tubuh F g diimbangi leh gaya nrmal n yang dikerjakan lantai pada ujung kaki. Sebuah mdel mekanis untuk situasi tersebut digambarkan dalam gambar (b), di mana T adalah gaya yang dikerjakan leh tendn Achilles pada kaki dan R adalah gaya yang dikerjakan leh tibia pada kaki. Tentukanlah nilai-nilai dari T, R, dan θ ketika F g = 700 N.

8 Dengan memilih titik asal krdinat pada R, ( 1) Fx =+ Rsin15 Tsinθ = 0 Fy = 700 Rcs15 + Tcsθ = 0 ( 3) τ θ T = 700cs 0, ,0700 = 0 Mencari nilai θ : 1800sinθcsθ dari ( 3 ), T = 1800csθ dari ( 1 ), R= sin15,0 dari atau 1800sinθcsθcs15, cs θ = 0 sin15 θ + θ θ = cs 0,3889 3, 73sin cs 0 dikuadratkan: θ θ + = 4 cs 0,8809 cs 0, Misalkan, u = cs θ diperleh u = 0, atau 0,8693 Hanya akar ke- yang mungkin secara fisis, 1 cs 0,8693 1, θ = = T = N dan R = N 3 3 1, 68 10,34 10.

dokumen-dokumen yang mirip

FIsika DINAMIKA GERAK LURUS

FIsika DINAMIKA GERAK LURUS KTSP & K-13 FIsika K e l a s XI DINAMIKA GERAK LURUS TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut. 1. Memahami definisi gerak dan macam-macamnya. 2. Memahami