Soal Dan Pembahasan Fisika Momen Gaya Dan Momen Inersia

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :

Soal No. 1
Empat buah gaya masing-masing :
F₁ = 10 N
F₂ = 10 N
F₃ = 10 N
F₄ = 10 N
dan panjang AB = BC = CD = DE = 1 meter



Dengan mengabaikan berat batang AE, tentukan momen gaya yang bekerja pada batang dan arah putarannya jika:
a) poros putar di titik A
b) poros putar di titik D

Pembahasan
a) poros putar di titik A



Putaran searah jarum jam.

b) poros putar di titik D



Putaran berlawanan arah dengan jarum jam
Soal No. 2
Batang AB = 2 meter dengan poros titik A dengan gaya F sebesar 12 N membentuk sudut 60°.



Tentukan besar momen gaya yang terjadi pada batang AB.

Pembahasan
Beberapa cara biasa dipakai diantaranya:
τ = F d sin α
τ = 12 (2) sin 60°
τ = 12 (2)(1/2 √3) = 12√3 Nm
Soal No. 3
Batang AC = 4 meter dengan poros titik A dengan gaya F₁ sebesar 20 N dan F₂ sebesar 12 N. Sudut-sudut ditunjukkan gambar berikut:



Jika titik B berada di tengah batang AC, tentukan besar momen gaya yang terjadi pada batang AC, dalam kasus ini massa batang diminta untuk diabaikan.

Pembahasan
Momen gaya dengan poros di titik A:
τ = F1 AC sin 60° − F2 AB sin 60°
τ = 20 (4) (1/2 √3) − 12 (2) (1/2 √3)
τ = 28√3 Nm

Soal No. 4
Susunan 3 buah massa titik menyerupai gambar berikut!



Jika m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg dan m₃ = 3 kg, tentukan momen inersia sistem tersebut bila diputar berdasarkan :
a) poros P
b) poros Q

Pembahasan
a) poros P



b) poros Q

Soal No. 5
Bola A bermassa = 60 gram dan bola B = 40 gram dihubungkan batang AB (massanya diabaikan).



Jika kedua bola diputar dengan sumbu putar di P maka momen inersia sistem adalah….
A. 12,25 .10 ^–4 kg m²
B. 13,50 .10 ^–4 kg m²
C. 14,50 .10 ^–4 kg m²
D. 15,50 .10 ^–4 kg m²
E. 16,25 .10 ^–4 kg m²
(Momen Inersia - UN Fisika 2013)
Pembahasan

Momen inersia di titik dengan sumbu putar di p



Soal No. 6
Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm menerima tiga gaya yang sama besarnya 10 newton menyerupai pada gambar.



Jika tongkat diputar di titik C, tentukan momen gaya total!
Pembahasan
Momen gaya dengan sentra C, misal searah jarum jam diberi tanda (−) dan berlawanan arah jarum jam tanda (+).

Sumber: fisikastudycenter.com

Sumber http://fisika-indonesia.blogspot.com

Kesetimbangan Benda Tegar (Kesetimbangan Statis)

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :

Kesetimbangan statis banyak diaplikasikan dalam bidang teknik, khususnya yang bekerjasama dengan desain struktur jembatan. Anda mungkin sering melewati jembatan untuk menyeberangi sungai atau jalan. Menurut Anda, bagaimanakah kesetimbangan statis suatu jembatan jikalau dijelaskan secara Fisika?

Suatu jembatan sederhana sanggup dibentuk dari batang pohon atau lempengan kerikil yang disangga di kedua ujungnya. Sebuah jembatan, walaupun hanya berupa jembatan sederhana, harus cukup berpengaruh menahan berat jembatan itu sendiri, kendaraan, dan orang yang menggunakannya. Jembatan juga harus tahan terhadap efek kondisi lingkungan. Seiring dengan perkembangan jaman dan kemajuan teknologi, dibuatlah jembatan-jembatan yang desain dan konstruksinya lebih panjang dan indah, serta terbuat dari material yang lebih berpengaruh dan ringan, ibarat baja. Secara umum, terdapat tiga jenis konstruksi jembatan. Marilah pelajari pembahasan kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja pada setiap jenis jembatan berikut.

 a. Jembatan kantilever ialah jembatan panjang yang ibarat dengan jembatan sederhana yang terbuat dari batang pohon atau lempengan batu, tetapi penyangganya berada di tengah. Pada bagian-bagiannya terdapat kerangka keras dan kaku (terbuat dari besi atau baja). Bagianbagian kerangka pada jembatan kantilever ini meneruskan beban yang ditanggungnya ke ujung penyangga jembatan melalui kombinasi antara tegangan dan regangan. Tegangan timbul jawaban adanya pasangan gaya yang arahnya menuju satu sama lain, sedangkan regangan ditimbulkan oleh pasangan gaya yang arahnya saling berlawanan. Perhatikanlah gambar. Kombinasi antara pasangan gaya yang berupa regangan dan tegangan, menjadikan setiap kepingan jembatan yang berbentuk segitiga membagi berat beban jembatan secara sama rata sehingga meningkatkan perbandingan antara kekuatan terhadap berat jembatan. Pada umumnya, jembatan kantilever dipakai sebagai penghubung jalan yang jaraknya tidak terlalu jauh, alasannya ialah jembatan jenis ini hanya cocok untuk rentang jarak 200 m hingga dengan 400 m.

b. Jembatan lengkung ialah jembatan yang konstruksinya berbentuk busur setengah bulat dan mempunyai struktur ringan dan terbuka. Rentang maksimum yang sanggup dicapai oleh jembatan ini ialah sekitar 900 m.

Pada jembatan lengkung ini, berat jembatan serta beban yang ditanggung oleh jembatan (dari kendaraan dan orang yang melaluinya) merupakan gaya-gaya yang saling berpasangan membentuk tekanan. Oleh alasannya ialah itu, selain memakai baja, jembatan jenis ini sanggup memakai batuan-batuan sebagai material pembangunnya. Perhatikanlah Gambar!. Desain busur jembatan menghasilkan sebuah gaya yang mengarah ke dalam dan ke luar pada dasar lengkungan busur.

c. Jembatan gantung ialah jenis konstruksi jembatan yang memakai kabel-kabel baja sebagai penggantungnya, dan terentang di antara menara-menara. Setiap ujung kabel-kabel penggantung tersebut ditanamkan pada jangkar yang tertanam di pinggiran pantai.

Perhatikanlah Gambar! Jembatan gantung menyangga bebannya dengan cara menyalurkan beban tersebut (dalam bentuk tekanan oleh gaya-gaya) melalui kabel-kabel baja menuju menara penyangga. Kemudian, gaya tekan tersebut diteruskan oleh menara penyangga ke tanah. Jembatan gantung ini mempunyai perbandingan antara kekuatan terhadap berat jembatan yang paling besar, jikalau dibandingkan dengan jenis jembatan lainnya. Oleh alasannya ialah itu, jembatan gantung sanggup dibentuk lebih panjang, ibarat Jembatan Akashi-Kaikyo di Jepang yang mempunyai panjang rentang antarmenara 1780 m.

Sumber http://fisika-indonesia.blogspot.com