Pembahasan Soal Un Kesetimbangan Benda Tegar

Berikut sedikit soal ujian nasional wacana kesetimbangan benda tegar.

UN Fisika 2006/2007

1. Sistem berada dalam kesetimbangan. Jika berat beban merupakan 500√2 N, besar tegangan tali yang membentuk sudut 45^o merupakan ….

   A. Nol	D. 375 N
   B. 150 N	E. 500 N
   C. 250 N

   

   Pembahasan :
   Untuk menjawab soal menyerupai ini kita sanggup memakai konsep Aturan sinus. Untuk itu kita tentukan terlebih dahulu besar sudut yang berada di hadapan masing-masing gaya sebagai berikut :

   

   Dari gambar jelas terlihat bahwa pada titik kesetimbangan terdapat tiga gaya yang bekerja yakni T₁, T₂, dan T₃. Besar tegangan tali T₁ = T₂ sebab besar sudutnya sama. Karena besar tegangan T₃ sama dengan berat beban yang digantung, maka :

   T2	=	T3
   sin 135		sin 90

   T2	=	W
   sin 135		sin 90

   T2	=	500√2
   ½√2		1

   ⇒ T₂ = 500√2 (½√2)
   ⇒ T₂ = 500 N
   Jadi, T₁ = T₂ = 500 N (Opsi E).
2. Pada tengah-tengah batang AB digantungkan sebuah balok bermassa 8 kg. Besarnya tegangan tali jikalau massa batang diabaikan merupakan ….

   A. 40 N	D. 160 N
   B. 80 N	E. 160√3 N
   C. 80√3 N

   

   Pembahasan :

   Dalam keadan setimbang berlaku :
   ∑ τ = 0
   ⇒ W (½AB) − T sin 30 (AB) = 0
   ⇒ W (½AB) = T (½) (AB)
   ⇒ W (½AB) = T (½AB) 
   ⇒ W = T
   ⇒ T = m.g
   ⇒ T = 8 (10)
   ⇒ T = 80 N (Opsi B).

UN Fisika 2007/2008

1. Sistem berada dalam keadaan setimbang. Besar tegangan tali BC merupakan ….

   A. Nol	D. 300√2 N
   B. 300 N	E. 600√2 N
   C. 300√3 N

   

   Pembahasan :
   Dengan konsep hukum sinus diperoleh :

   Tbc	=	Tb
   sin 90		sin 135

   Tbc	=	W
   sin 90		sin 135

   Tbc	=	300
   1		½√2

   Tbc	=	600
   		√2

   Tbc	=	600	.	√2
   		√2		√2

   ⇒ T_bc = 300√2
   Jadi, T_bc = 300√2 N (Opsi D).
2. Pada sisem kesetimbangan benda tegar di bawah ini, batang AB homogen panjang 80 cm beratnya 18 N, pada ujung B digantung beban yang beratnya 30 N, batang ditahan oleh tali BC. Jika jarak AC = 60 cm, tegangan pada tali merupakan ….

   A. 36 N	D. 65 N
   B. 48 N	E. 80 N
   C. 50 N

   

   Pembahasan :
   Pada gambar segitiga ABC, diketahui AB = 80 cm, AC = 60 cm. Berdasarkan dalil Phytagoras, maka panjang BC merupakan 100 cm. Dengan begitu sin B = sin θ = ⁶⁰⁄₁₀ = 0,6. Karena massa batang tak diabaikan maka gaya yang menghasilkan torsi ada tiga gaya yakni berat beban (W), berat batang (W_ab), dan tegangan tali (T sin θ).

   Dalam keadan setimbang berlaku :
   ∑ τ = 0
   ⇒ W (AB) + W_ab (½AB) − T sin θ (AB) = 0
   ⇒ W (AB) + W_ab (½AB) = T sin θ  (AB)
   ⇒ 30 (80) + 18 (40) = T (0,6)  (80)
   ⇒ 30 (80) + 9 (80) = 0,6 T (80)
   ⇒ (30 + 9) 80 = 0,6 T (80)
   ⇒ 39 = 0,6 T
   ⇒ T = 65 N (Opsi D).