A statis dan bidang Mekanika Klasik bertanggung jawab untuk mempelajari sistem partikel atau benda tegar dalam keadaan setimbang. Di area ini kami mempelajari konsep-konsep seperti pusat massa, torsi, momentum sudut, tuas, dan keseimbangan.
Baca juga: Kinematika — bidang Mekanika yang mempelajari gerak benda
ringkasan tentang statis
- Studi tentang statika memungkinkan konstruksi dan stabilitas bangunan, jembatan, mobil, monumen, jungkat-jungkit, dan banyak lagi.
- Dalam statika, konsep dan aplikasi pusat massa, keseimbangan, tuas, torsi, momentum sudut dipelajari.
- Pusat massa dihitung melalui rata-rata aritmatika dari massa partikel dan posisinya dalam sistem.
- Torsi dihitung sebagai produk dari gaya yang dihasilkan, lengan tuas dan sudut antara jarak dan gaya.
- Momentum sudut dihitung sebagai hasil kali jarak benda dari sumbu rotasi, momentum linier, dan sudut antara jarak dan momentum linier.
Apa yang dipelajari statika?
Studi statis benda atau partikel kaku saat istirahat, menjadi statis, karena gaya dan momennya saling meniadakan ke segala arah, memprovokasi keseimbangan, dengan
ini kita dapat menentukan gaya-gaya dalam yang ada pada sistem ini.
Untuk apa statis?
Studi tentang statika sangat luas diterapkan dalam konstruksi jembatan, gedung, rumah, furnitur, mobil, pintu, jendela, akhirnya, segala sesuatu yang membutuhkan keseimbangan. HAI studi tuas memungkinkan Anda untuk memahami dan membuat gerobak dorong, palu, pemecah kacang, pengait adonan, pancing, jungkat-jungkit, dan banyak lagi. Selain itu, studi tentang momentum sudut memungkinkan untuk meningkatkan belokan skater, roda sepeda, dan kursi putar.
Lihat juga: Apa konsep kekuatan?
Konsep statis penting
- Pusat massa: Ini adalah titik di mana semua massa sistem fisik atau partikel terakumulasi. Itu tidak selalu di dalam tubuh, seperti dalam kasus cincin, di mana itu
- pusat massa berada di pusat, di mana tidak ada materi. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang konsep ini, klik Di Sini.
- Keseimbangan: adalah situasi di mana jumlah semua gaya dan momen pada benda adalah nol, menjaga benda tidak berubah.
-
Tuas: Ini adalah mesin sederhana yang mampu menyederhanakan pelaksanaan tugas, dan dapat disisipkan, interpoten, dan interresisten.
- A tuasinterfiks ia memiliki titik tumpu antara gaya potensial dan gaya penahan, seperti halnya gunting, tang, jungkat-jungkit dan palu.
- A tuasinterresisten ia memiliki gaya tahan antara gaya kuat dan titik tumpu, seperti halnya pemecah kacang, pembuka botol, gerobak dorong.
- A tuasinterpoten ia memiliki kekuatan yang kuat antara kekuatan penahan dan titik tumpu, seperti halnya dengan pinset, gunting kuku, beberapa latihan binaraga.
- Torsi: disebut juga momen gaya, adalah besaran fisik yang terjadi ketika kita menerapkan gaya pada benda yang mampu berputar, berputar, seperti membuka pintu putar. Pelajari lebih lanjut tentang konsep ini dengan mengklik Di Sini.
- Momen sudut: Besaran fisis yang menginformasikan jumlah gerak benda yang berputar, berotasi atau membuat kurva.
Rumus utama statika
→ Pusat rumus massa
\(X_{CM}=\frac{m_1\cdot x_1+m_2\cdot x_2 +m_3\cdot x_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
Dia
\(Y_{CM}=\frac{m_1\cdot y_1+m_2\cdot y_2 +m_3\cdot y_3}{m_1+m_2+m_3 }\)
Xcm adalah posisi pusat massa sistem partikel pada sumbu horizontal.
ycm adalah posisi pusat massa sistem partikel pada sumbu vertikal.
M1, M2 Dia M3 adalah massa partikel.
X1, X2 Dia X3 adalah posisi partikel pada sumbu horizontal.
y1, y2 Dia y3 adalah posisi partikel pada sumbu vertikal.
→ rumus tuas
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
FP adalah gaya potensial, diukur dalam Newton [N].
DP adalah jarak gaya potensial, diukur dalam meter [m].
FR adalah gaya penahan, diukur dalam Newton [N].
DR adalah jarak gaya penahan, diukur dalam meter [m].
→ Formula torsi
\(τ=r\cdot F\cdot sinθ\)
τ adalah torsi yang dihasilkan, diukur dalam N∙m.
R adalah jarak dari sumbu rotasi, disebut juga lengan tuas, diukur dalam meter [m].
F adalah gaya yang dihasilkan, diukur dalam Newton [TIDAK].
θ adalah sudut antara jarak dan gaya, diukur dalam derajat [°].
Ketika sudutnya 90º, rumus torsi dapat diwakili oleh:
\(τ=r\cdot F\)
τ adalah torsi yang dihasilkan, diukur dalam [N∙m].
R adalah jarak dari sumbu rotasi, disebut juga lengan tuas, diukur dalam meter [m].
F adalah gaya yang dihasilkan, diukur dalam Newton [TIDAK].
→ Rumus Momentum Sudut
\(L=r\cdot p\cdot sinθ\)
L adalah momentum sudut, diukur dalam [kg∙m2/S].
R adalah jarak antara benda dan sumbu rotasi atau radius, diukur dalam meter [m].
P adalah momentum linier, diukur dalam [kg∙m/s].
θ adalah sudut antara R Dia Q, diukur dalam derajat [°].
Tahu lebih banyak: Hidrostatika — cabang Fisika yang mempelajari fluida dalam kondisi kesetimbangan statis
Latihan soal statika
01) (UFRRJ-RJ) Pada gambar di bawah ini, andaikan anak laki-laki itu mendorong pintu dengan gaya FM = 5 N, bekerja pada jarak 2 m dari engsel (sumbu rotasi), dan orang tersebut memberikan gaya FH = 80 N, pada jarak 10 cm dari sumbu putar.
Berdasarkan kondisi tersebut, dapat dikatakan bahwa:
a) pintu akan berputar ke arah ditutup.
b) pintu akan berputar ke arah dibuka.
c) pintu tidak berputar ke segala arah.
d) nilai momen yang diterapkan pada pintu oleh pria tersebut lebih besar dari pada nilai momen yang diterapkan oleh anak laki-laki tersebut.
e) pintu akan berputar ke arah tertutup, karena massa pria itu lebih besar daripada massa anak laki-laki itu.
Resolusi:
Alternatif B. Pintu akan berputar ke arah dibuka. Untuk melakukan ini, hitung saja torsi pria tersebut, melalui rumus:
\(τ_h=r\cdot F\)
\(τ_h=0,1\cdot80\)
\(τ_h=8N\cdot m\)
Dan torsi bocah itu:
\(τ_m=r\cdot F\)
\(τ_m=2\cdot 5\)
\(τ_m=10N\cdot m\)
Jadi, Anda dapat melihat bahwa torsi anak laki-laki itu lebih besar daripada torsi pria itu, sehingga pintu terbuka.
02) (Enem) Dalam sebuah percobaan, seorang guru membawa ke kelas sekantong beras, sepotong kayu berbentuk segitiga dan batang besi berbentuk silinder dan homogen. Dia mengusulkan agar mereka mengukur massa batang menggunakan benda-benda ini. Untuk itu, siswa membuat tanda pada palang, membaginya menjadi delapan bagian yang sama, lalu menopangnya alas segitiga, dengan kantong beras tergantung di salah satu ujungnya, sampai tercapai kesetimbangan.
Dalam situasi ini, berapakah massa balok yang diperoleh siswa?
a) 3,00 kg
b) 3,75 kg
c) 5,00 kg
d) 6,00 kg
e) 15,00 kg
Resolusi:
E alternatif. Kami akan menghitung massa batang yang diperoleh siswa, melalui rumus tuas, di mana kami membandingkan gaya potensial dengan gaya penahan:
\(F_p\cdot d_p=F_r\cdot d_r\)
Gaya yang diberikan oleh beras adalah yang menahan gerakan batang, jadi:
\(F_p\cdot d_p=F_{beras}\cdot d_{beras}\)
Gaya yang bekerja pada beras dan gaya potensial adalah gaya berat, jadi:
\(P_p\cdot d_p=P_{beras}\cdot d_{beras}\)
\(m_pg\cdot d_p=m_{beras}\cdot g\cdot d_{beras}\)
\(m_p\cdot10\cdot1=5\cdot10\cdot3\)
\(m_p\cdot10=150\)
\(m_p=\frac{150}{10}\)
\(m_p=15 kg\)
Sumber
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; PEJALAN, Jearl. Dasar Fisika: Mekanika.8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.
NUSSENZVEIG, Herch Moyses. mata kuliah fisika dasar: Mekanika (vol. 1). 5 ed. Jadi Paulo: Blucher, 2015.