Bank Soal Fisika SMA Keseimbangan Benda Tegar

Diketahui:

Konfigurasi tiang listrik.

Massa kabel fase A, B, dan C $m_{\text{A}}$ = $m_{\text{B}}$ = $m_{\text{C}}$ = 20 kg

Jarak kabel fase A ke poros (tiang) $l_{\text{A}}$ = 2 m

Jarak kabel fase B ke poros (tiang) $l_{\text{B}}$ = 1,5 m

Percepatan gravitasi $g$ = 10 m/s²

Ditanya:

Jarak kabel fase C ke poros (tiang) $l_{\text{C}}$ = ?

Jawab:

Keadaan seimbang adalah keadaan di mana total torsi yang bekerja pada suatu sistem adalah nol.

Kita gambarkan dahulu gaya-gaya yang bekerja. Torsi atau momen gaya adalah besaran yang menunjukan seberapa besar gaya yang diberikan untuk memutar suatu benda terhadap suatu poros tertentu.

$\Sigma\tau=0$

$\tau_{\text{A}}+\tau_{\text{B}}-\tau_{\text{C}}=0$ ( karena kabel fase C menyebabkan tiang mengalami perputaran berlawanan arah jarum jam)

$\tau_{\text{C}}=\tau_{\text{A}}+\tau_{\text{B}}$

$w_{\text{C}}l_{\text{C}}=w_{\text{A}}l_{\text{A}}+w_{\text{B}}l_{\text{B}\text{}}$

$m_{\text{C}}gl_{\text{C}}=m_{\text{A}}gl_{\text{}\text{A}}+m_{\text{B}}gl_{\text{B}}$

$m_{\text{C}}l_{\text{C}}=m_{\text{A}}l_{\text{}\text{A}}+m_{\text{B}}l_{\text{B}}$

$20l_{\text{C}}=20\left(2\right)+20\left(1,5\right)$

$20l_{\text{C}}=40+30$

$20l_{\text{C}}=70$

$l_{\text{C}}=3,5$ m

Jadi, jarak fase C dari tiang haruslah sejauh 3,5 m dari tiang agar seimbang.