Keseimbangan statis: jenis dan latihan yang diselesaikan

Keseimbanganstatis adalah kondisi dimana resultan dari kekuatan dan jumlah momen gaya, atau torsi, adalah nol. Ketika dalam keseimbangan statis, benda-benda berada dalam keadaan diam. Secara keseluruhan, ada dua tiga jenis keseimbangan: stabil, tidak stabil dan acuh tak acuh.

Lihatjuga: Semua yang perlu Anda ketahui tentang hukum Newton

Keseimbangan statis dan dinamis

Sebelum kita mulai, beberapa konsep sangat penting bagi kita untuk memahami artikel ini, bacalah:

• Kekuatanmenghasilkan: dihitung melalui Hukum II Newton. Dalam keadaan setimbang, jumlah vektor dari kekuatan-kekuatan ini harus nihil;
• Torsi atau momen suatu gaya: itu menyangkut agen rotasi dinamis, yaitu, ketika torsi non-nol diterapkan pada benda, itu akan cenderung menggambarkan gerakan rotasi.

Kami memanggil keseimbangan situasi di mana tubuh, diperpanjang atau tepat waktu, tunduk pada gaya resultan bersih. Dengan cara ini, dan sesuai dengan apa yang ditetapkan oleh Hukum 1 Newton, yang dikenal sebagai hukum inersia, tubuh dalam keseimbangan dapat baik saat istirahat atau dalam

gerakan bujursangkar seragam uniform — situasi yang masing-masing disebut keseimbangan statis dan keseimbangan dinamis.

Jenis keseimbangan statis

• Keseimbangan tidak stabil: ketika sebuah benda mengalami perpindahan kecil dari posisi keseimbangannya, betapapun kecilnya, ia akan cenderung bergerak semakin jauh dari posisi itu. Lihatlah gambar di bawah ini:

• Keseimbangan yang stabil: ketika sebuah benda, yang dipindahkan dari posisi seimbangnya, cenderung kembali ke posisi semula, seperti dalam kasus yang ditunjukkan pada gambar ini:

• Keseimbanganacuh tak acuh: ketika sebuah benda, di mana pun posisinya, tetap seimbang, periksa:

tahu lebih banyak: Temukan bagaimana bola sepak melengkung di udara

Keseimbangan titik material dan keseimbangan tubuh yang diperpanjang

Ketika dimensi benda dapat diabaikan, seperti dalam kasus partikel kecil, misalnya, kita berbicara tentang keseimbangandariSkorbahan. Dalam kasus ini, agar tubuh seimbang, cukup bahwa jumlah gaya yang bekerja padanya adalah nol.

​F - kekuatan

F_X – x komponen gaya

F_kamu – y komponen gaya

melakukan – z komponen gaya

Gambar tersebut menunjukkan bahwa jumlah gaya dan jumlah komponen gaya di setiap arah harus sama dengan nol, sehingga benda simetri titik berada dalam kesetimbangan statis.

Ketika tidak mungkin untuk mengabaikan dimensi tubuh, seperti dalam kasus batang, jembatan gantung, penyangga, tuas, roda gigi, dan benda makroskopik lainnya, orang berbicara tentang keseimbangandaritubuhluas. Untuk menentukan dengan benar jenis keseimbangan ini, perlu diperhitungkan jarak antara titik penerapan gaya ke sumbu rotasi ini. benda, dengan kata lain, kondisi keseimbangan statis atau dinamis mengharuskan jumlah torsi (atau momen) menjadi nol, seperti yang terjadi dengan gaya terapan.

Kondisi di atas menunjukkan bahwa, dalam kasus benda yang diperpanjang, jumlah gaya dan torsi harus nol di setiap arah.

Batu-batu dalam keseimbangan gambar, karena mereka berada dalam keseimbangan statis.

Latihan yang diselesaikan tentang keseimbangan statis

Menyelesaikan latihan keseimbangan statis membutuhkan pengetahuan dasar tentang penjumlahan. vektor dan dekomposisi vektor.

Mengaksesjuga: Apakah Anda mengalami kesulitan? Pelajari cara menyelesaikan latihan menggunakan hukum Newton

Pertanyaan 1)(Isul) Sebuah kotak A, beratnya 300 N, digantungkan oleh dua tali B dan C seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. (Data: sin 30º = 0,5)

Nilai tarikan pada tali B sama dengan:

a) 150,0 N

b) 259,8 N

c) 346,4 N

d) 600,0 N

Umpan balik: Huruf D

Resolusi:

Untuk menyelesaikan latihan ini, kita harus menggunakan trigonometri, untuk menghitung gaya tarik tali B. Untuk ini, kita perlu menggunakan definisi sinus, karena sudut yang terbentuk di antara senar adalah 30º, dan rumus sinus menunjukkan bahwa itu dapat dihitung dengan rasio antara sisi yang berlawanan dan sisi miring. Lihat gambar selanjutnya, di dalamnya kita membentuk segitiga dengan vektor T_B (tarik tali B) dan berat (P):

Berdasarkan itu, kita harus membuat perhitungan berikut:

Pertanyaan 2)(Bintik) Sebuah balok bermassa m = 24 kg ditahan dalam keseimbangan oleh senar L dan Q bermassa tidak dapat diperpanjang dan dapat diabaikan, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Tali L membentuk sudut 90° dengan dinding dan tali Q membentuk sudut 37° dengan langit-langit. Mengingat percepatan gravitasi sama dengan 10m/s², nilai gaya traksi yang diberikan tali L pada dinding adalah:

(Data: cos 37° = 0,8 dan sin 37° = 0,6)

a) 144 N

b) 180 N

c) 192 N

d) 240 N

e) 320 N

Umpan balik: Huruf e

Resolusi:

Pertama, kita harus menentukan berapa nilai traksi yang didukung oleh kabel Q, untuk itu kita menggunakan rasio sinus, seperti pada latihan sebelumnya:

Setelah kita menemukan tegangan pada kawat Q, kita harus menghitung komponen tegangan ini yang dibatalkan oleh tegangan yang diberikan oleh kabel L. Sekarang, kita akan menggunakan kosinus sudut, karena komponen horizontal dari kabel tarik Q adalah sisi yang berdekatan dengan sudut 37°, perhatikan:

Pertanyaan 3) (uerj) Seorang pria dengan massa sama dengan 80 kg berada dalam keadaan diam dan seimbang di atas papan kaku sepanjang 2,0 m, yang massanya jauh lebih kecil daripada seorang pria. Papan diposisikan mendatar pada dua penyangga, A dan B, pada ujungnya, dan pria berada 0,2 m dari ujung yang ditopang oleh A. Intensitas gaya, dalam newton, yang diberikan papan pada tumpuan A setara dengan:

a) 200

b) 360

c) 400

d) 720

Umpan balik: Huruf D

Resolusi:

Kami membuat diagram sehingga Anda dapat melihat latihan dengan lebih mudah, lihat:

Karena tiang yang menopang pria itu adalah tubuh yang luas, seseorang harus mempertimbangkan keduanya both jumlahdarikekuatan mengenai jumlahvektorDaritorsi yang bertindak di atasnya. Dengan demikian, kita harus membuat perhitungan berikut:

Untuk melakukan perhitungan ini, pertama-tama kita menggunakan kondisi yang menyatakan bahwa jumlah torsi harus sama dengan nol, kemudian, kami mengalikan gaya dengan jaraknya dari sumbu rotasi batang (dalam hal ini, kami memilih posisi A). Untuk menentukan sinyal, kami menggunakan sinyalpositif untuk torsi yang menghasilkan rotasi di merasakanberlawanan arah jarum jam, sedangkan sinyal negatif digunakan untuk torsi yang dihasilkan oleh gaya berat, yang cenderung memutar batang di merasakansusunan acara.

Perhitungan resultan torsi menghasilkan N_B = 80 N, dan kemudian kita menggunakan kondisi kesetimbangan kedua. Dalam hal ini, kita katakan bahwa jumlah gaya yang bekerja pada batang harus nol, dan kita mendapatkan reaksi normal di titik A sama dengan 720tidak.

Oleh Rafael Hellerbrock
guru fisika

Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/equilibrio-estatico.htm