Kesetimbangan Benda Tegar : Pengertian, Jenis & Contoh Soal

Salah satu contoh penerapan kesetimbangan benda tegar adalah pembuatan jembatan. Pernahkah kalian memperhatikan, mengapa jembatan masih tetap kokoh meski banyak kendaraan seperti truk, bus, mobil maupun sepeda motor yang lewat? Hal ini terjadi karena pada proses pembuatannya, kontraktor sudah mempertimbangakan beban yang diterima oleh jembatan dalam kondisi bergerak atau statis. Kesetimbangan benda tegar ini akan kami kupas satu persatu di artikel ini. Yuk. simak sampai habis ya kawan literasi!

Pengertian Kesetimbangan Benda Tegar

Sementara itu kata “tegar” dalam ilmu fisika artinya adalah sifat benda yang selalu tetap dalam keadaan tertentu ketika sebuah gaya eksternal mengenainya. Secara keseluruhan, definisi kesetimbangan benda tegar adalah sebuah kondisi benda tetap dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan yang konstan tanpa mengalami translasi maupun rotasi. 

Dengan kata lain, momentum benda tegar adalah bernilai nol dan torsi yang bekerja sama dengan nol.  Peristiwa ini sangat berkaitan erat dengan hukum Newton dan momen Inersia. .

Jenis-Jenis Kesetimbangan Benda Tegar

Berikut adalah macam-macam kestimbangan benda tegar yang perlu kalian ketahui, antara lain:

Kesetimbangan Statis

Peristiwa ini terjadi saat benda dalam keadaan diam dan tidak bergerak. Diam ini berarti jumlah gaya yang bekerja pada arah horizontal (melintang) dan vertikal (membujur) adalah nol. Oleh karena itu, hasil dari gaya tersebut adalah nol. Akibatnya benda tak ada pergerakan sedikitpun. 

Kesetimbangan Dinamis

Selanjutnya,kesetimbangan dinamis dapat terjadi ketika benda tersebut bergerak dengan kecepatan tetap tanpa mengalami percepatan. Gaya yang diberi bukanlah nol namun jumlah gaya tersebut membentuk pola garis lurus dan stabil. 

Rumus Kesetimbangan Benda Tegar

Secara sistematis, rumus untuk mencari nilainya, adalah

τ = r . F . sinθ

Keterangan

τ= torsi

r = jarak atau radius dari sumbu ke titik tangkap gaya

θ= sudut lancip yang terbentuk antara garis-garis r dan F

Baca Juga: Mengenal Momen Gaya, Rumus Beserta Contoh Soalnya

Contoh Soal dan Pembahasan

Oleh karena itu, untuk mempermudah kalian dalam memahaminya, yuk kita coba untuk menyimak soal beserta pembahasannya di bawah ini

Sebuah papan kayu dengan massa 120 kg digantung pada langit-langit dengan dua utas tali yang saling bersambungan. Sementara itu, percepatan gravitasinya adalah sekitar 10 m/s². Selanjutnya, tentukan besar tegangan tali horizontalnya seandainya diketahui sudut elevasi yang terbentuk adalah 60°

Cara Penyelesaian

τ = r . F . sinθ

Nah, dari contoh soal di atas diketahui bahwa benda tersebut dalam kesetimbangan statis atau nilai gaya (F) yang diberikan adalah 0 .Maka, F=0.

Jadi, untuk mencari besar tegangan tali adalah

τ sin 60° = w

sin 60° =\tfrac{m . g}{sin 60°}= \tfrac{120 kg.10}{1/2\sqrt{3}}

sin 60° =\tfrac{m . g}{sin 60°}= \tfrac{1200N}{1/2\sqrt{3}}

τA = cos 60°

τA =\tfrac{1200N}{1/2\sqrt{3}}. (1/2\sqrt{3})

τA = 1200 N

Kesimpulan
Kesetimbangan benda tegar merupakan sebuah kondisi dimana benda tetap dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan yang konstan tanpa mengalami perputaran (rotasi) atau translasi. Jenis-jenisnya terbagi menjadi dua yaitu kesetimbangan statis dan dinamis. Sementara itu, penerapan kesetimbangan benda tegar dapat kalian temukan pada proses pembangunan jembatan, bangunan, pemasangan lampu gantung, dsb.

Semoga bermanfaat ya!