Latihan Fisika Kelas XI Keseimbangan Benda Tegar
# 6
Pilgan

Sebuah tiang transmisi listrik tiga fase dibuat asimetris untuk menghemat tempat.

Fase A dan fase B diletakkan di bagian kanan tiang sementara fase C diletakkan di bagian kiri tiang dengan konfigurasi seperti pada gambar. Jika masing-masing kabel fase memiliki massa 20 kg, maka jarak fase C dari tiang haruslah sejauh ... dari tiang agar seimbang. (percepatan gravitasi = 10 m/s2)

A

3 m

B

3,25 m

C

3,5 m

D

4 m

E

4,5 m

Pembahasan:

Diketahui:

Konfigurasi tiang listrik.

 

Massa kabel fase A, B, dan C mAm_{\text{A}} = mBm_{\text{B}} = mCm_{\text{C}} = 20 kg

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

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

Percepatan gravitasi gg = 10 m/s2

Ditanya:

Jarak kabel fase C ke poros (tiang) lCl_{\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.

Στ=0\Sigma\tau=0

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

τC=τA+τB\tau_{\text{C}}=\tau_{\text{A}}+\tau_{\text{B}}

wClC=wAlA+wBlBw_{\text{C}}l_{\text{C}}=w_{\text{A}}l_{\text{A}}+w_{\text{B}}l_{\text{B}\text{}}

mCglC=mAglA+mBglBm_{\text{C}}gl_{\text{C}}=m_{\text{A}}gl_{\text{}\text{A}}+m_{\text{B}}gl_{\text{B}}

mClC=mAlA+mBlBm_{\text{C}}l_{\text{C}}=m_{\text{A}}l_{\text{}\text{A}}+m_{\text{B}}l_{\text{B}}

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

20lC=40+3020l_{\text{C}}=40+30

20lC=7020l_{\text{C}}=70

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

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