MATERI KESEIMBANGAN, Pengertian Keseimbangan Dan Jenis Keseimbangan

 Kesetimbangan

         
         Keseimbangan merupakan konsep yang sangat erat kaitannya dengan kenyamanan hidup manusia. Dalam tubuh manusia saja konsep keseimbangan itu ada.  Manusia bisa berjalan dengan baik salah satunya ada konsep keseimbangan. 
Kesetimbangan pada benda terjadi apabila gaya dan torsi pada benda nol, maka benda tidak akan mengalami perubahan gerak maupun rotasi. Benda yang bergerak dengan kecepatan konstan memiliki momentum linear konstan. Artinya tidak ada gaya total yang bekerja pada benda itu atau total gaya bernilai nol. Apabila benda bergerak dengan kecepatan sudut konstan maka momentum sudut benda konstan, kita bisa segera berpendapat torsi total pada benda itu adalah nol. Kita akan membahas keseimbangan statis, jadi mula-mula benda diam dan tetap diam.
Perhatikan gambar di bawah ini :

kirikanan

        Apabila kita menambah beban pada lengan Kanan apakah yang terjadi? namun, apabila kita menambahkan beban pada lengan Kiri, bagaimana ?
Gambar di atas merupakan contoh kegiatan yang menerapkan hukum kesetimbangan. Pada lengan kanan posisi di bawah sedangkan pada lengan kiri posisi terangkat keatas. Hal ini di karenakan kedua benda memiliki beban yang berbeda sehingga tidak terjadinya keseimbangan.  

     Suatu benda disebut dalam keadaan seimbang, bila jumlah aljabar gaya-gaya yang bekerja pada partikel tersebut nol.
Syarat keseimbangan adalah : F = 0
Jika partikel terletak pada bidang XY maka syarat keseimbangan : FX = 0 dan FY = 0

      Syarat keseimbangan statik benda tegar
Suatu benda tegar berada dalam keseimbangan statik bila dipenuhi resultan gaya dan resultan momen gaya terhadap satu titik sembarang sama dengan nol dan benda dalam keadaan diam.

      Titik Berat
Tiap benda terdiri atas bagian-bagian kecil yang masing-masing memiliki berat. Apabila seluruh bagian-bagian kecil tersebut dijumlah akan didapat sebuah gaya berat. Titik tangkap gaya berat suatu benda disebut titik berat. Titik berat tidak selalu bekerja di dalam benda, tetapi dapat pula bekerja di luar benda.

C. Macam-macam Keseimbangan
Jenis keseimbangan statis dapat dibagi menjadi tiga yaitu :

     Keseimbangan stabil (Mantap)
adalah keseimbangan yang dialami benda jika setelah gangguan kecil yang dialami benda dihilangkan maka benda kembali ke posisi keseimbangannya semula. Keseimbangan stabil dapat dipandang sebagai keseimbangan yang dimiliki benda jika gangguan kecil yang dialaminya menaikkan titik beratnya atau energi potensialnya.

     Keseimbangan labil ( Goyah )
adalah keseimbangan yang dialami benda jika setelah gangguan kecil yang dialami benda dihilangkan maka benda tidak kembali keposisi keseimbangannya semula melainkan meningkatkan gangguan tersebut. Keseimbangan labil dapat dipandang sebagai keseimbangan yang dimiliki benda jika gangguan kecil yang dialaminya menurunkan titik beratnya atau energi potensialnya.

    Keseimbangan Indiferent (Netral)
adalah keseimbangan yang dialami benda, jika gangguan kecil yang dialami benda tidak mengubah posisi benda.
Keseimbangan Indiferent dapat dipandang sebagai keseimbangan yang dimiliki benda, jika gangguan kecil tidak mengubah letak titik beratnya.
kenapa kita perlu mengenal momen dan kesetimbangan?

      Lalu bagaimana kita mempelajari keseimbangan dalam kehidupan? Mari simak kajian menurut ilmu fisika berikut ini:

Kesetimbangan Statis
Ambillah sebuah papan dan letakkan di atas tumpukan batu bata. Kemudian berikan gaya yang sama pada kedua sisi papan dengan arah berlawanan. Apa yang terjadi? Sekarang kita ubah letak gaya. Tekan papan ke arah bawah pada salah satu sisi dan dorong papan pada sisi yang lain usahakan bagian papan di atas tumpukan batu bata tidak bergeser. Apa yang terjadi? Skema yang kita lakukan seperti pada gambar di bawah ini.

a) Papan diberi 2 gaya yang sama F₁ = F₂ , kedua gaya segaris

b) Papan diberi 2 gaya yang sama tapi tidak segaris, ΣF = 0, tapi papan berotasi.

Dari gambar a diatas kita melihat jika memberikan 2 gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah pada benda-benda tidak akan bergeser atau tidak akan melakukan translasi, karena total gaya adalah nol. Benda akan diam. Bisakah kita mengatakan bila total gaya bernilai nol benda berada dalam kesetimbangan Gambar b diatas menunjukkan 2 gaya yang berlawanan dan sama besar tetapi memiliki garis gaya yang berbeda, benda ternyata bergerak dengan gerakan rotasi. Agar benda tidak berotasi maka torsi pada benda harus sama dengan nol. Sekarang kita dapat menyimpulkan benda berada dalam keadaan setimbang jika:

Total gaya = 0   →    

Total torsi = 0   →    

Jadi syarat keseimbangan adalah total gaya sama dengan nol dan total torsi sama dengan nol. Jika benda mula-mula diam, kemudian kita beri gaya dan torsi yang setimbang, maka benda akan tetap diam atau terjadi kesetimbangan statis.

Jenis Kesetimbangan

Kesetimbangan bisa kita golongkan menjadi tiga, yaitu kesetimbangan stabil, kesetimbangan tak stabil, dan kesetimbangan netral. Suatu benda dikatakan pada kesetimbangan stabil jika misalkan pada benda kita beri sedikit gaya, akan muncul gaya pemulih sehingga benda akan kembali ke posisi. Contohnya sebuah balok seperti pada gambar diatas dan benda yang berada dalam lubang yang melingkar seperti pada gambar b dibawah. Bila balok pada gambar dibawah kita rotasikan sedikit, gaya beratnya akan berusaha mengembalikan benda ke posisi semula.

Contoh kesetimbangan stabil

Kesetimbangan tak stabil contohnya adalah pada gambar diatas Jika kita beri torsi sedikit akan muncul gaya torsi yang memaksa benda menjauhi posisi semula. Misalkan pada balok pada gambar dibawah gaya beratnya akan membuat balok menjadi terguling. Tampak pada kesetimbangan stabil benda akan selalu kembali keposisi semula, atau titik beratnya kembali pada posisi semula. Sedang pada kesetimbagan tak stabil posisi titik berat berubah, bergeser ke titik yang lebih rendah.

a) Contoh benda dengan kesetimbangan stabil,
(b) Contoh benda dengan kesetimbangan tak stabil

Kita bisa memperbaiki kesetimbangan benda dengan berusaha memindahkan titik berat menjadi lebih rendah. Kesetimbangan netral terjadi jika titik berat benda tidak berubah jika bergerak. Contohnya sebuah silinder yang kita dorong sedikit, maka tidak ada torsi atau gaya yang memaksanya kembali atau menjauhi posisi semula.

Jika kita melihat sirkus, orang yang berjalan di atas tali tambang akan merentangkan kedua tangannya. Dia berusaha mempertahankan kesetimbangannya. Orang yang berjalan tegak mengalami kesulitan untuk mempertahankan kesetimbangannya karena pusat berat harus dipertahankan di atas dasar penopang. Lain halnya dengan hewan berkaki empat yang berjalan dengan keempat kakinya. Hewan tersebut memiliki titik berat yang lebih rendah dan dasar penopangnya lebih besar, sehingga lebih mudah memperoleh titik kesetimbangan.

   Jadi, Seperti yang kita ketahui bahwa benda dapat mengalami kesetimbangan dinamis dan kesetimbangan statis. Kesetimbangan dinamis dikelompokkan menjadi dua, yaitu kesetimbangan translasi dan kesetimbangan rotasi. Kesetimbangan translasi terjadi apabila benda bergerak dengan percepatan linier nol (a = 0), sedangkan kesetimbangan rotasi terjadi apabila benda bergerak dengan kecepatan sudut tetap atau percepatan sudut nol ( α = 0). Kesetimbangan statis benda dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu kesetimbangan stabil, kesetimbangan labil, dan kesetimbangan netral.

Berikut merupakan peragaan keseimbangan pada suatu benda, silahkan mencoba :)

                              

 Berdasarkan pada materi dan percobaan diatas, Lakukan simulasi percobaan keseimbangan dengan panduan LKPD 1. keseimbangan berikut ini : 

Setelah melakukan simulasi tersebut, Berikut merupakan soal latihan mengenai keseimbangan 

^SELAMAT MENGERJAKAN^

 pastikan kejujuran Anda 

Untitled Quiz by ProProfs » ProProfs

     Setelah mengikuti latihan soal, maka tibalah saatnya kita ulangan Kesetimbangan. Untuk memulai ujian, silahkan klik disini  untuk menuju laman halaman lalu masukan Username dan Password Anda dan SELAMAT MENGERJAKAN dengan JUJUR :)