Latihan Fisika Kelas XI Keseimbangan Benda Tegar
# 4
Pilgan

Sebuah balok dengan massa 5 kg diletakkan pada sebuah papan bermassa 1 kg yang diberi 2 tumpuan. Jika balok tepat berada di tengah tumpuan dan jarak antar tumpuan adalah 1 m, maka besar gaya normal yang terjadi pada kedua tumpuan adalah sebesar .... (percepatan gravitasi = 10 m/s2)

A

10 N

B

20 N

C

30 N

D

40 N

E

50 N

Pembahasan:

Diketahui:

Massa papan mPm_{\text{P}} = 1 kg

Massa balok mBm_{\text{B}} = 5 kg

Jarak antar tumpuan ll = 1 m

Percepatan gravitasi gg = 10 m/s2

Ditanya:

Gaya normal N1N_1 = N2N_2 = ?

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.

Pada sistem ini, nilai N1N_1 dan N2N_2 akan sama karena peletakan benda bersifat simetris (balok tepat berada di tengah-tengah papan). Tentukan poros pada salah satu tumpuan. Misalnya, tumpuan N2N_2 akan dipilih sebagai poros sehingga torsi pada N2N_2 akan bernilai nol.

Στ=0\Sigma\tau=0

τN1τPτB=0\tau_{\text{N}_1}-\tau_{\text{P}}-\tau_{\text{B}}=0 (karena torsi akibat berat papan dan balok menyebabkan perputaran berlawanan arah jarum jam)

τN1=τP+τB\tau_{\text{N}_1}=\tau_{\text{P}}+\tau_{\text{B}}

N1lN1=wPlP+wBlBN_1l_{\text{N}_1}=w_{\text{P}}l_{\text{P}}+w_{\text{B}}l_{\text{B}\text{}}

N1lN1=mPglP+mBglBN_1l_{\text{N}_1}=m_{\text{P}}gl_{\text{P}}+m_{\text{B}}gl_{\text{B}\text{}}

N1(1)=1(10)(0,5)+5(10)(0,5)N_1\left(1\right)=1\left(10\right)\left(0,5\right)+5\left(10\right)\left(0,5\right)

N1=5+25N_1=5+25

N1=30N_1=30 N

Jadi, besar gaya normal yang terjadi pada kedua tumpuan adalah sebesar 30 N.