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

Video ini membahas tentang kesetimbangan benda tegar dalam konteks statika, di mana benda diam terhadap gaya yang diberikan padanya. Konsep kesetimbangan melibatkan dua kondisi utama: resultan gaya translasi dan torsi harus sama dengan 0. Melalui contoh soal tentang timbangan dan balok, penyelesaian dilakukan dengan menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada benda serta torsi yang terjadi. Dengan menggunakan hukum Newton untuk gerak rotasi, nilai-nilai torsi dari setiap gaya dapat dihitung untuk menentukan kesetimbangan benda. Hal ini memungkinkan penyelesaian masalah statika dengan memperhitungkan gaya-gaya yang bekerja pada benda tegar.

Sekarang kita akan coba masuk ke pembahasan kita terkait dengan dinamika untuk gerak rotasi

dimana pada video sebelumnya kita sudah menurunkan bahwa ada hukum kedua Newton untuk kaitannya dengan gerak rotasi.

Jadi sederhananya kalau kita bicara soal hukum Newton untuk gerak

baik itu translasi maupun rotasi dia akan memiliki bentuk yang sama

dimana kita meninjau variabel-variabel yang bersesuaian

jadi jika pada gerak translasi variabelnya adalah variabel-variabel parameter gerak translasi

sedangkan untuk gerak rotasi kita belajar tentang variabel gerak-gerak rotasi

artinya kalau kita bicara soal dinamika rotasi kita bicara soal bagaimana hukum kedua Newton itu diberlakukan pada permasalahan gerak yang mengandung gerak rotasi

sebelum kita masuk ke situ kita mulai dengan satu bahasan yang cukup sederhana dulu kita berangkat

tapi sebenarnya cukup banyak kejadian atau masalah yang ada di real world terkait dengan masalah ini

dimana kalau kita bicara soal statika maka kita bicara soal benda tegar yang diam terhadap semua gaya yang diberikan padanya

artinya gaya yang diberikan resultanya baik itu gaya yang menyebabkan gerak translasi maupun gaya yang menyebabkan gerak rotasi itu nilainya seimbang

kalau nilainya sama dengan 0 resultanya sehingga kita bisa simpulkan benda tersebut dalam keadaan diam tidak bergerak terhadap acuan tertentu

seperti yang saya sampaikan artinya kalau kita bicara soal keadaan statik atau statika maka minimal ada dua keadaan yang harus dipenuhi

yaitu resultan gaya translasi itu harus sama dengan 0 dan resultan gaya rotasi atau disini kita kenal dengan sebutan torsi pada video sebelumnya itu juga harus sama dengan 0

artinya jika ada satu benda memenuhi keadaan ini maka kita bisa pastikan bahwa benda tersebut dalam keadaan diam atau setimbang

atau yang kita sebut sebagai kesetimbangan dari benda tegar

Nah kesetimbangan tentu saja permasalahannya ada banyak jadinya kita akan coba bahas beberapa permasalahan berkaitan dengan kesetimbangan ini melalui beberapa soal yang akan kita bahas

yang pertama adalah soal yang saya gambar ada disini misalkan disini ada dua timbangan, timbangannya akan diletakkan di atas tanah kita tidak bertinjau tanahnya seperti di atas apa

hanya permukaan saja ada dua timbangan disini lalu diatasnya diletakkan sebuah papan panjang ya

papan panjang dengan panjang sepanjang L disini kita tidak ketahui nilai L nya dan punya masa yang uniform punya masa yang densitasnya uniform yaitu M disini

selain itu diatas balok panjang L diberikan balok yang kecil dengan masa M besar dimana M besar akan sama dengan 2,7 kg dan M kecil 1,8 kg

dan titik pusat masa dari balok besarnya itu diletakkan pada jarak L perempat dari sisi kiri si balok yang panjang

nah yang pertanyaannya adalah dalam keadaan seperti ini dan setimbang tidak bergerak naik ataupun turun berapa nilai bacaan dari timbangan yang diberikan masing-masing

jadi bisa jadi karena yang disini di sisi kiri yang dekat dengan timbangan 1 itu ada dua benda selain M kecil juga ada yang besar maka bisa jadi timbangan 1 dan timbangan 2 akan memberikan nilai yang berbeda

nah caranya adalah sama seperti waktu kita mengerjakan hukum Newton kita harus gambar diagram benar-benar pasnya

jadi kalau kita ambil gaya yang bekerja dari sistem ini secara total adalah adanya gaya normal yang muncul antara balok dengan timbangan

jadi sebenarnya karena timbangan ini adalah alat yang kita pakai untuk mengukur maka sederhananya kita akan mengukur apa yang dirasakan oleh timbangan

nah yang dirasakan oleh timbangan itu adalah aksi reaksi dari apa yang dirasakan oleh balok M karena kontaknya dengan timbangan

tapi kita karena tidak muncul timbangan jadi kita cukup gambar gaya yang diberikan oleh timbangan 1 maupun 2 terhadap balok M kecil

jadi kita akan namakan ini N1 begitu pula dengan timbangan 2 ini N2

setelah itu di titik pesat masa M kecil ada juga gaya gravitasi yaitu M kecil dikalikan G

begitu pula ada juga gaya gravitasi dari masa yang besar ini apakah ada lagi yang lain?

tidak ada gaya yang lain ya jadi kita sudah gambarkan semuanya

karena disini setimbang tidak bergerak kanan dan kiri artinya walaupun ada gaya yang bekerja horizontal

tapi tentu saja kita bisa tinjau bahwa tidak ada gaya yang bekerja secara horizontal dan tidak ada gerak artinya yang bekerja hanya gaya ini saja

sehingga dengan memanfaatkan hukum Newton untuk gerakan otelasi

kita bisa dapatkan bahwa sigma F yang G ini sama dengan 0 jadi kita akan punya M1 ditambah dengan M2 ke atas

dikurangi dengan M kecil G dikurangi dengan M besar G sama dengan 0

jadi kalau kita bisa simpan bersamanya jadi N1 tambah N2 bersama dengan M ditambah dengan M besar dikalikan dengan G

yang ingin kita cari adalah berapa N1 dengan berapa N2

jadi keadaan pertama yang kita tinjau adalah keadaan ketika gerak otelasi dipenuhi atau setimbang

yang kedua adalah kita harus mengecek tentang torsi

oleh karena itu kalau kita mau mengecek dari torsinya hal pertama yang harus anda lakukan itu adalah

torsi ini harus dipenuhi oleh semua titik acuan rotasi

artinya di titik manapun kita memilih pusat rotasi kita bisa pastikan jika dia dalam keadaan setimbang persamaan ini dipenuhi

kita boleh memilih artinya kita punya 4 titik N1 M besar M kecil dan N2

jadi pemilihan titik ini itu sederhananya untuk mendapatkan persamaan kedua selain persamaan satu ini

yang mendukung kemudahan kita untuk mengerjakan soalnya

jadi dimanapun anda mau memilih boleh antara titik bekerja gaya atau bahkan di titik manapun pada batang dan titik manapun

untuk sekarang karena kita punya N1 tambah N2 dan kita harus nyari N1 dengan N2

maka lebih baik untuk tau ini kita pilih salah satu titik dimana titik tersebut bekerjanya gaya N1 atau N2

tujuannya apa seperti yang anda ingat yang namanya torsi itu adalah hasil cross product dari R dengan F

artinya besar torsi itu sangat dipengaruhi dengan besar R dikali besar F dan sinus sudut diantara R dengan F

artinya jika kita tinjau titik bekerjanya gaya sebagai titik rotasi artinya dia berhimpit

artinya sudut antara F dengan R itu akan sama dengan 0 yang artinya nilai torsinya sama dengan 0

artinya jika ada suatu gaya bekerja pada titik sumber rotasi dia tidak akan memberikan torsi

logikanya sederhana saja kalau kita tarik suatu benda terhadap titik acuan putarnya ya dia hanya bergeser saja tidak berputar

kita pilih salah satu di antara N1 dengan N2 untuk mengeliminasi torsi dari N1 ataupun N2

jadi kalau kita pilih N1 sebagai titik pusat rotasi maka kita akan punya R yang M besar

kita akan punya R yang M kecil dan kita akan punya R yang N2

nah dimana kalau anda mengingat pembahasan soal torsi

artinya torsi akan sama dengan faktor R dikroskan dengan rotor M

atau anda bisa melihat R besar R dikalikan dengan suku tegak lurus dari F terhadap R

jadi kalau anda bisa lihat setiap R tegak lurusnya adalah gaya

jadi kita tidak perlu susah-susah lagi menentukan torsi sama dengan 0

anda bisa lihat untuk M besar cross productnya adalah ke dalam

artinya gaya ini akan membuat dia cenderung berputar ke sini terhadap titik acuannya

gaya yang M kecil dia cenderung berputar ke sini sedangkan gaya N2 dia cenderung berputar ke kanan

anda masih harus ingat positif dan negatif dihitungkan dari clocks are negative

artinya searah jerum jam itu negatif berlawanan jerum jam positif

diturangi dengan M kecil G dikalikan R M kecil

diturangi M besar G ke R M kecil sama dengan 0

nah kalau kita lihat R N2 itu adalah dari ujung timbangan 1 ke timbangan 2 artinya L

R M ada di tengah-tengah balok itu artinya L per 2

M G itu ada di 1 per 4 di balok sana jadi ini L per 4

akan sama dengan M G per 2 ditambah dengan M besar G

nah kalau anda substitusi nilai M bersama dengan kecilnya

sini kita akan punya M1 sama dengan M besar G

diturangi N2 akan sama dengan M per 2 ditambah dengan M besar kali G

M besarnya akan hilang tapi M kecilnya bersisa M per 2 dikalikan dengan G

ya jadi ini berikut cara kita menyelesaikan salah satu contoh

untuk masalah Satika setelah ini kita akan bahas satu contoh soal lagi

sehingga kita bisa lebih memahami bagaimana Satika berada

karena akan aneh ya kalau misalnya N2 lebih besar dibandingkan N1

maka akan tinggal M per 2 dan ini kita punya 3 M per 4 dari G