Prasanti Widyasih Sarli, S.T., M.T., Ph.D.

Video ini membahas contoh soal kesetimbangan partikel dengan kasus bola berat 6 kg yang tergantung pada tali yang ditahan. Dalam menganalisis kesetimbangan, langkah pertama adalah membuat free body diagram untuk menyederhanakan sistem kompleks menjadi komponen yang lebih sederhana. Gaya-gaya yang terjadi terhadap bola termasuk gaya gravitasi, tarikan tali, dan gaya normal dari lantai yang berkontak. Konsep gaya tarik dalam kabel juga dijelaskan melalui pemahaman gaya dalam. Dengan memecah masalah ke aksis X dan Y, distribusi gaya pada sistem kompleks dapat dipahami untuk menyelesaikan permasalahan kesetimbangan partikel.

Oke, jadi sekarang kita disini sudah punya sebuah kasus yang so kompleks.

Kita lihat, ini ceritanya adalah suatu bola, suatu bola lah ya, beratnya sekitar 6 kg.

Tali ini bisa nggak jatuh karena tali ini ditahan, pertama disini kita punya suatu pegas,

kalau pegas berarti disini pasti ada K-nya, lalu juga disini ada tali yang menggantung,

dikasih kita tarik ke tembok selanjutnya.

Tapi selain dari itu, kalau misalnya kalian perhatikan juga, disini si bolanya itu juga menyentuh berkontak halus

dengan semacam lantai yang punya slope, punya kemiringan.

Nah sekarang gimana caranya kita menganalisis ini?

Karena kalau ngelihat kayak gini aja kok kayaknya kompleks banget gitu.

Seperti yang pernah saya bilang, pada akhirnya semua hal itu harus kita coba simplifikasi,

Jadi hal pertama, bentar, apakah sistem ini bisa saya breakdown menjadi sesuatu yang lebih sederhana?

Pasti step pertama selalu adalah bikin free body diagram.

Nah sekarang free body diagramnya gimana? Kita mulai dari hal yang kita ketahui dulu.

Nah sekarang kita lihat disini ada bola, bola dengan beban 6 kg.

Oke, berarti step pertama saya coba cek nih, kalau saya bikin free body diagram dari bola ini aja,

sebetulnya ada gaya apa aja sih yang terjadi terhadap bola ini?

Tentunya karena dia punya masa, dan ini ceritanya ada di bumi ya,

maka dia pasti akan punya beban, W nya dia sendiri, yang muncul karena gravitasi.

Yang mak, pasti besarnya akan sama dengan besaran masanya dia,

dikali dengan kecepatan gravitasi yang ada di bumi.

Nah karena dia bebannya adalah 6, gravitasi itu adalah 9,8,

Kadang-kadang untuk mempemudah kehidupan saya, saya bikin ini jadi 10.

Hehehe, jadi ini adalah 60 gitu lah ya, kurang lebih seperti itu.

tentunya kita ngerti kalau saya cuma gambar ini ada beban turun ke bawah,

berarti bolanya terjun bebas dong, padahal kenyataannya bola ini diam.

Artinya pasti ada gaya-gaya yang menahan dia, yang belum saya gambar di dalam free body saya.

Pertama, saya lihat disini ada kabel, disini ada T dari kabelnya.

Anggeplah kabel ini saya kasih nama aja dulu ya, ini adalah A, ini adalah D, ini adalah C, ini adalah D gitu lah.

Berarti ini adalah T dari C sampai D, kurang lebih seperti itu.

Nah tapi selain dari itu, bola ini masih ada hal lain yang menyebabkan dia diam.

Kita lihat, oke disini ada lantai yang berkontak dengan bola saya,

sehingga tentunya kalau dia ada lantai artinya akan muncul suatu gaya normal yang tegak lurus dari lantainya.

Jadi disini berarti ini akan ada gaya-gaya normal yang tegak lurus terhadap lantai ini.

Artinya sudut ini karena disini ada 30 derajat, nanti kalian coba ini kesetimbangannya dari trigonometrinya,

maka sudut ini akan menjadi kurang lebih 30 derajat.

Jadi disini kita akan punya F normal, ini juga F normal dari lantai-lantai yang kita lihat ini.

Sehingga kesetimbangan pada bola ini ada kurang lebih satu, dua, tiga, empat gaya, seperti itu.

Nah sekarang kita lihat mana yang aksi, mana yang reaksi.

Berarti disini kita lihat aksinya, bebannya adalah bolanya.

Dan yang menyebabkan aksinya sama dengan reaksi yang menyebabkan dia diam

adalah reaksi-reaksi di TCD dengan gaya-gaya normal ini yang menahan bola ini sehingga dia menjadi diam.

Itu adalah free body kita pada kasus seperti ini.

Nah tentunya kita bisa lihat lagi, oh sebentar ini saya baru nge-breakdown free body yang terjadi pada bola.

Bisa nggak ya saya ngelihat apa yang terjadi pada titik-titik lain?

Karena kalau kita bisa lihat sebenarnya sistem ini masih lebih kompleks.

Sandainya tadi saya, ini kan ada TCD ya, berarti saya sebetulnya bisa juga melihat kesetimbangan pada titik C.

Kalau misalnya saya ngelihat kesetimbangan pada titik C, berarti saya akan lihat disini,

disini ada, nah disini ada TCD, disini akan ada TBC, TBC maksudnya apa sih?

Gaya tarik yang ada dalam kabel antara B dan C gitu ya.

Lalu disini masih akan ada F dari pegas, FK gitu ya.

Nah ini juga akan kalau misalnya dia diam itu semua komponen-komponen ini harus sama dengan 0, kurang lebih seperti itu.

Nah tapi mungkin sekarang harusnya nih saat ini kalian lagi bingung,

Ibu kenapa TCD itu arahnya disini ke atas tapi disini TCDnya arahnya ke bawah?

Nah sekarang kita balik lagi nih, sebetulnya yang saya bikin free body diagramnya adalah kabel ini.

Anggeplah saya cuma pengen tahu kabel itu aja.

Jadi saya potong nih, saya potong cuk-cuk gitu ya disini, sebuah kabel.

Sebenarnya yang terjadi dalam kabel itu apa sih?

Kita sepakat bahwa kabel itu mengalami tension atau gaya tarik.

Jadi kalau misalnya saya di gym terus saya ngeglantung, itu badan saya akan mengalami yang kita sebut sebagai tarik.

Artinya tarik itu kan berarti badan saya memanjang.

Sedangkan kalau misalnya saya tekan berarti badan saya memendek.

Nah kalau seandainya kabel ini kita sepakat bahwa kabel itu hanya bisa menerima tarik.

Yang terjadi pada kabel ini ada gaya apa?

Tentunya di atas sini akan seperti ini dan di bawah akan seperti ini.

Tapi gaya tarik yang terjadi di dalam kabel itu sebetulnya adalah gaya dalam.

Karena kalau misalnya saya ditarik ke atas, sebetulnya penarikan itu terjadi di dalam diri saya.

Mungkin kalau dari luar saya kelihatannya baik-baik aja.

Tapi di dalam diri saya, saya kerasa otot-otot saya ini sekarang lagi ditarik, gaya dalam.

Jadi pada saat saya gambar, untuk saya menggambarkan suatu kabel yang mengalami tarik.

Saya gambar dengan mungkin lebih baik kayak gini ya.

Dengan gaya yang akan menarik dia seperti itu.

Nah tapi ini di dalam potongan si kabel saya.

Sedangkan karena kabel ini kan menempel di suatu ini ya.

Ini misalnya tadi bolanya, ini adalah kabel potongan yang tadi.

Tadi saya potong segini, sekarang saya potong bagian sini.

Nah di sini, maka kabelnya akan mengalami ini.

Kenapa? Karena dua gaya ini harus saling menyadarkan.

Saya potong nih, pesis di sini, maka dua gaya ini harus saling menyadarkan.

Pada saat saya punya gaya dalam, gaya itu pasti di dalam dirinya dia itu ceritanya setimbang.

Nah di sini pun, kalau misalnya saya melihat pesis di titik yang ini, di area yang sini.

Untuk membalas gaya tarik yang tadi saya alami, itu akan seperti ini.

Jadi tarik pada titik ini harus saya gambarkan untuk dia keluar dari titik.

Ini cara lain untuk mencoba memahaminya ya.

Jadi kalau misalnya kita berpikir tentang tarik pada suatu titik,