Name: Contoh Soal 2 Kesetimbangan Benda Tegar
Uploaded: 2023-09-13

Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas contoh soal kesetimbangan benda tegar dengan batang panjang yang diikatkan pada dinding kasar. Dalam soal ini, diperhitungkan gaya gesek, gaya gravitasi, dan tegangan tali untuk menjaga batang agar tidak selip. Melalui analisis gaya-gaya yang bekerja, termasuk gaya normal dan gaya gesek, serta penerapan persamaan kesetimbangan translasi dan rotasi, kita dapat menentukan nilai X minimum agar batang tidak selip. Penting untuk memahami konsep statika dan mampu membayangkan arah gerak serta gaya-gaya yang terlibat dalam sistem untuk menyelesaikan permasalahan kesetimbangan benda tegar.

Ya mari kita coba melihat soal yang lain terkait dengan statika.

Nah disini ada batang yang panjangnya adalah 4 meter dari A sampai B panjangnya.

Dia diikatkan dengan tali ya ke ujung atas dari sebuah dinding dan dinding ini itu adalah dinding yang kasar

dengan diketahui di coefficient gasek statisnya adalah 0,5.

Jadi artinya kalau kita bisa bayangkan ketika batang ini bergerak terhadap dinding ini dia akan mengalami gasek.

Lalu ceritanya setelah dia diikat dengan sudut theta dimana diketahui cosinus theta dan sinus theta nya memenuhi besar ini gitu ya.

Lalu bayangkan ada sebuah bola disini dengan berat FG digantungkan pada jarak X dari dinding

digantungkan pada batang dengan jarak X dari dinding yang ditanyakan adalah berapa X minimum agar batang tidak selip.

Oke sebelum kita mengerjakan secara analitik tentang bagaimana permasalahan ini

kita ases dulu apa namanya sistem yang akan kita hitung ini.

Ketika batang ini digantung diatas pada dasarnya batang ini akan memiliki masa ya.

Jadi disini masa dari batang kita bisa bayangkan adalah M disitu kita masa dari batang misalkan dia ada M besar

dan dia punya titik pusat masa itu ada di tengah-tengah dari batang.

Jadi artinya kita bisa bayangkan batang itu akan mengalami gaya gravitasi juga ke arah bawah.

Selain itu pun dia akan punya ditambahkan dengan adanya bola yang menggantung.

Jadi tentu saja akan ada gaya gravitasi lain yang turun ke bawah.

Karena FG itu beratnya ya jadi kita tulis dalam bentuk FG juga pada jarak X.

Nah ini jarak dari dinding yang titik pusat masa adalah L dibagi dengan 2.

Lalu kemudian selain itu juga ada tegangan tali ya kita gambar.

Ketika dia dilepas maka batang dan sistemnya ini akan menekan ke bawah

sehingga seolah-olah tali ini juga secara reaktif akan menahan dengan gaya tarik keatas.

Ini kita bisa bongkar akan sama dengan komponen dari vertikalnya.

Kalau kita tinjau sumbunya di sini X, di sini Y.

Selain itu, selain gaya ini ketika dia diturunkan secara intuitif

kita bisa bayangkan si balok ini akan cenderung bergerak turun ke bawah dibandingkan ke atas.

Karena kalau pada saat digantung dia akan cenderung lepas ke bawah dibandingkan ke atas.

Sehingga kemudian di kontak antara dinding dengan batang itu akan muncul gaya gesek arahnya ke atas.

Karena pada saat batang ditempatkan seperti ini dia akan cenderung turun ke bawah.

Kalau Anda melihat kembali video tentang gaya gesek jika benda dengan kontak dengan permukaannya cenderung gerak ke bawah maka gaya geseknya arahnya ke atas.

Selain itu juga akan ada gaya normal yang bekerja arahnya ke kanan.

Yaitu kontak karena batang ini bersentuhan dengan dinding.

Dan kalau Anda perhatikan kalau kita bicara soal statika maka semestinya resultant gaya translasinya juga sama dengan 0.

Gaya yang sejajar dengan batang itu adalah gaya T komponen T yang sejajar komponen TX itu komponen T yang sejajar dengan batang.

Jika tidak ada gaya normal maka semestinya resultant gayanya hanya ada dari TX saja yang sejajar yang horizontal maka tidak mungkin setimbang.

Nah karena dia setimbang maka gaya normal dari dinding inilah yang membuat dia setimbang.

Jadi kalau kita tinjau dari gerak translasinya sima FX itu harus sama dengan 0.

Jadi kalau kita ambil disitu M itu akan sama dengan TX atau M sama dengan TX.

Kita nggak taunya akan kita perlukan atau tidak tapi jelas kita akan perlukan.

Kenapa? Karena nilai N akan sama untuk hubungannya dengan si FX ini.

Dan yang kedua selanjutnya adalah disini diminta ketika keadaan tidak slip.

Tidak slip itu artinya batang itu tidak bergerak terhadap dinding.

Karena slip itu artinya batang bergerak terhadap dinding.

Artinya dia tetap dalam posisi setimbang tapi kalau kita bicara soal tidak slip itu artinya kita bicara soal batasnya.

Artinya ketika batasnya itu adalah sebelum dia benar-benar bergerak.

Atau kita sebut batang tepat akan bergerak terhadap dinding.

Artinya kita meninjau nilai FXnya adalah FX Max.

Jadi kalau kita tuliskan lagi 5FG sama dengan 0.

Sekarang kita akan punya FX Max ditambah dengan TY dikurangi dengan FG.

Dikurangi dengan FG yang besar dari si batangnya sama dengan 0.

FX Max kita tau adalah nu S dikali dengan N tapi N nya saya langsung ganti dengan TX.

Dikurangi dengan yang diatas dimana T nya masih tersisa di luar.

Dimana tentunya kalau diketahui sebesar M kita pakai variable saja.

Jadi kita akan punya di sini FG ditambah dengan M besar kali G.

Artinya ini ada nilainya, ini ada nilainya, ini ada nilainya, ini ada nilainya, ini ada nilainya.

Saya tuliskan saja disini FG ditambah dengan MD.

Dibagi dengan nu S close theta ditambah dengan sin theta.

Mestinya mungkin soalnya jadi kurang variable nya.

Jadi kita akan kerjakan dengan variable nya saja.

Dengan menganggap FG dan MD semuanya sudah ada.

Nah yang kita mau cari adalah berapa x min agar batang tidak selip.

Agar keadaan batang tidak selip itu dipenuhi oleh x ketika T nya segini.