Dari Labsky untuk Indonesia, FISIKA semester 4

KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Dalam cabang ilmu fisika kita mengenal MEKANIKA.

Mekanika ini dibagi dalam 3 cabang ilmu yaitu :

a.       KINEMATIKA = Ilmu gerak

Ilmu yang mempelajari gerak tanpa mengindahkan penyebabnya.

b.       DINAMIKA = Ilmu gaya

Ilmu yang mempelajari gerak dan gaya-gaya penyebabnya.

c.        STATIKA = Ilmu keseimbangan

Ilmu yang mempelajari tentang keseimbangan benda.

Untuk cabang kinematika dan dinamika sudah dipelajari dikelas satu dan dua. Pada bab ini kita akan membahas mengenai STATIKA. dan benda-benda yang ditinjau pada bab ini dianggap sebagai benda tegar.

Definisi-definisi yang harus dipahami pada statika.

a.       Keseimbangan / benda seimbang artinya :

Benda dalam keadaan diam atau pusat massanya bergerak dengan kecepatan tetap.

b.       Benda tegar : adalah suatu benda yang tidak berubah bentuk bila diberi gaya luar.

c.        Partikel : adalah benda dengan ukuran yang dapat diabaikan, sehingga benda dapat                                       digambarkan sebagai titik dan gerak yang dialami hanyalah gerak translasi.

Momen gaya : adalah kemampuan suatu gaya untuk dapat menyebabkan gerakan             rotasi. Besarnya MOMEN GAYA terhadap suatu titik sama dengan perkalian gaya dengan lengan momen.                              = d . F

 = momen gaya

d = lengan momen

F = gaya

Lengan momen : adalah panjang garis yang ditarik dari titik poros sampai memotong tegak lurus garis kerja gaya.

 Perjanjian tanda untuk MOMEN GAYA.

 * Momen gaya yang searah jarum jam bertanda POSITIF.

 * Momen gaya yang berlawanan arah jarum jam bertanda NEGATIF.

g.        Koppel : adalah dua gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah dan memiliki garis-garis kerja yang berbeda.

Momen koppel terhadap semua titik sama besar, yaitu : F . d

h.       Pasangan gaya aksi - reaksi.

W₁ = Gaya berat balok                                       W₂ = Gaya berat tali

Balok digantung dalam keadaan diam pada tali vertikal.

gaya W₁ dan T₁ bukanlah pasangan aksi - reaksi, meskipun besarnya sama, berlawanan arah dan segaris kerja.

Sedangkan yang merupakan pasangan aksi - reaksi.

Keseimbangan Stabil, Labil dan Indiferen ( Netral )

Pada benda yang diam ( Statis ) kita mengenal 3 macam keseimbangan benda statis,  yaitu :

a. Stabil ( mantap / tetap )

b. Labil ( goyah / tidak tetap )

c. Indiferen ( sebarang / netral )

Jenis gaya-gaya yang menyebabkan sebuah benda/benda  seimbang.

                                                                GAYA LUAR ( gaya aksi )

                GAYA -

                                                                GAYA DALAM ( gaya reaksi )

                                                                - gaya tekanan / gaya tarikan

                                                                - gaya sendi / engsel

                                                                - gaya tegangan tali

                                                                - gaya gesekan / geseran.

FLUIDA

Pengertian Fluida.

·         Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut Zat Alir.

Jadi perkataan fluida dapat mencakup zat cair atau gas.

Antara zat cair dan gas dapat dibedakan :

Zat cair adalah Fluida yang non kompresibel (tidak dapat ditekan) artinya tidak berubah volumenya jika mendapat tekanan.

Gas adalah fluida yang kompresibel, artinya dapat ditekan.

Pembahasan dalam bab ini hanya dibatasi sampai fluida yang non kompresibel saja.

Bagian dalam fisika yang mempelajari tekanan-tekanan dan gaya-gaya dalam zat cair disebut : HIDROLIKA atau MEKANIKA FLUIDA yang dapat dibedakan dalam :

Hidrostatika : Mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam.

Hidrodinamika : Mempelajari gaya-gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang  bergerak.

(Juga disebut mekanika fluida bergerak)

·         Rapat Massa dan Berat Jenis.

Rapat massa benda-benda homogen biasa didefinisikan sebagai : massa persatuan volume yang disimbolkan dengan r.

r = m / V

·         Rapat Massa Relatif.

Rapat massa relatif suatu zat adalah perbandingan dari rapat massa zat tersebut terhadap rapat massa dari zat tertentu sebagai zat pembanding.(I,₂)

Zat pembanding biasa diambil air, pada suhu 4⁰ C.

Rapat massa relatif biasa disimbolkan dengan : rr.

rr =

·         Tekanan Hidrostatika.

Adalah : Tekanan yang disebabkan oleh berat zat cair.

Tekanan adalah : Gaya per satuan luas yang bekerja dalam arah tegak lurus suatu permukaan.

Tekanan disimbolkan dengan : P

P = F / A

Tekanan Hidrostatika (P_h) didefinisikan : P_h = r . g . h

Gaya Hidrostatika. (= F_h)

Besarnya gaya hidrostatika (F_h) yang bekerja pada bidang seluas A adalah :

F_h = P_h . A = r . g . h . A

Hukum Pascal.

Bunyinya : Tekanan yang bekerja pada fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dengan sama besar.

Contoh alat yang berdasarkan hukum Pascal adalah : Pompa Hidrolik.

Hukum Archimedes.

Bunyinya : Bila sebuah benda diletakkan di dalam fluida, maka fluida tersebut akan memberikan gaya ke atas (F_A) pada benda tersebut yang besarnya = berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Benda di dalam zat cair ada 3 macam keadaan :

Benda tenggelam di dalam zat cair.

Berat zat cair yang dipindahkan = m_c . g

                                                                    = r_c . V_c . g

                                   Karena Volume zat cair yang dipindahkan = Volume benda, maka :

                                                                    = r_c . V_b . g

                                   Gaya keatas yang dialami benda tersebut besarnya :

F_A = r_c . V_b . g

Benda melayang di dalam zat cair.

Benda melayang di dalam zat cair berarti benda tersebut dalam keadaan setimbang.

                                F_A = W

        r_c . V_b . g  =  r_b . V_b . g

rc = rb

                               

Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :

                                                    (F_A)_tot = W_tot

r_c . g (V₁+V₂+V₃+V₄+…..)  =  W₁ + W₂ + W₃ + W₄ +…..