Gaya dan kesetimbangan
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| force/fɔːs/ | gaya |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | kesetimbangan |
| component/kəmˈpəʊnənt/ | komponen |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | gesekan |
| normal reaction/ˈnɔːml rɪˈækʃn/ | gaya reaksi normal |
| limiting friction/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfrɪkʃn/ | gesekan batas |
| coefficient of friction/ˌkəʊɪˈfɪʃənt ɒv ˈfrɪkʃn/ | koefisien gesekan |
| pulley/ˈpʊli/ | katrol |
| acceleration/əkˌseləˈreɪʃn/ | percepatan |
| tension/ˈtenʃn/ | tegangan |
Mengapa jembatan tidak runtuh
- Setiap jembatan, setiap bangunan, setiap rak tetap diam karena gaya-gaya yang bekerja padanya seimbang.
- Insinyur menyebut ini kesetimbangan — jumlah vektor dari semua gaya adalah nol. Menguasai hal ini memungkinkan Anda menganalisis struktur statis apa pun.
Penjumlahan gaya
resultan = a + b
Gaya ditambahkan ujung ke ujung. Mereka berada dalam kesetimbangan ketika resultannya nol.
Gaya dan komponen
- Gaya adalah vektor (besar + arah). Pecah menjadi komponen: horizontal $F\cos\theta$, vertikal $F\sin\theta$.
- Sebuah partikel berada dalam keseimbangan ketika gaya-gayanya seimbang — jumlah vektornya nol (komponen-komponennnya saling menghilangkan di setiap arah).
Contoh terpecahkan. Gaya 10 N bekerja pada sudut $30^{\circ}$ terhadap horizontal. Komponen horizontal $= 10\cos 30^{\circ} = 8.66$ N. Komponen vertikal $= 10\sin 30^{\circ} = 5$ N.
Gaya terpecah menjadi F cos theta secara horizontal dan F sin theta secara vertikal
Sebuah partikel berada dalam kesetimbangan ketika gaya-gaya yang bekerja padanya:
Kesetimbangan berarti gaya-gayanya seimbang — jumlah vektornya nol.
Komponen horizontal dari gaya F pada sudut θ terhadap horizontal adalah:
Komponen horizontal = F cos θ; komponen vertikal = F sin θ.
Gesekan
- Gaya kontak memiliki reaksi normal $R$ (tegak lurus) dan gesekan $F$ (sejajar permukaan, menahan selip).
- Gesekan meningkat hingga mencapai batas maksimum (gesekan kritis):
- di mana $\mu$ adalah koefisien gesekan.
Gesekan melawan gerak (atau kecenderungan untuk bergerak). Jika balok akan meluncur turun di atas bidang miring, gesekan bekerja ke atas bidang miring. Arahnya selalu berlawanan dengan gerak (yang direncanakan).
Gaya kontak: reaksi normal R ke atas dan gesekan F sejajar permukaan, dengan F paling banyak mu R
Koefisien gesekan adalah 0.4 dan reaksi normal adalah 100 N. Berapakah gaya gesek maksimum (batas), dalam N?
Gaya gesek maksimum = μR = 0.4 × 100 = 40 N.
Gesekan selalu bekerja searah dengan gerak.
Gesekan melawan gerak (atau kecenderungan untuk bergerak). Gesekan bekerja berlawanan arah dengan (usaha) gerak tersebut.
Contoh terpecahkan — keseimbangan di bidang miring
- Balok bermassa 5 kg diam di atas bidang miring kasar dengan kemiringan $20^{\circ}$ terhadap horizontal. Hitunglah gaya gesek.
- Resolusi sejajar bidang miring: $F = mg\sin 20^{\circ} = 5 \times 10 \times 0.342 = 17.1$ N.
- Resolusi tegak lurus: $R = mg\cos 20^{\circ} = 5 \times 10 \times 0.940 = 47.0$ N.
Di atas bidang miring, resolusikan berat menjadi komponen sejajar (mg sin θ) dan tegak lurus (mg cos θ) terhadap permukaan.
Blok 5 kg pada bidang miring 30°. Komponen berat sejajar dengan bidang miring adalah mg sin 30°. Hitunglah (g = 10).
5 × 10 × sin 30° = 50 × 0.5 = 25 N.
Blok 5 kg pada bidang miring 30°. Reaksi normal adalah mg cos 30°. Hitunglah (g = 10, 1 dp).
5 × 10 × cos 30° = 50 × 0.866 = 43.3 N.
Partikel terhubung
- Ketika dua partikel dihubungkan oleh tali ringan melalui katrol licin, mereka memiliki percepatan yang sama dan tegangan yang sama.
- Tulis $F = ma$ untuk masing-masing partikel, lalu selesaikan kedua persamaan secara simultan.
Gaya pada balok di atas bidang miring kasar: berat, reaksi normal, tegangan dan gesekan
- Gesekan mencapai nilai maksimum dalam keseimbangan kritis, ketika benda hampir tergelincir.
Anda telah memahaminya
- sebuah gaya terpecah menjadi $F\cos\theta$ (horizontal) dan $F\sin\theta$ (vertikal)
- keseimbangan = gaya-gaya seimbang (jumlah vektor nol)
- gesekan $F \leq \mu R$, mencapai $\mu R$ saat hampir tergelincir