kesetimbangan gaya (fisika)

28
MAKALAH KESETIMBANGAN GAYA BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 091910101092 PROGRAM STUDI S-1TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

Upload: beslintarigan

Post on 28-Dec-2015

822 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

Benda dalam keadaan setimbang karena beberapa gaya yang berada pada bidang datar beraksi pada benda tersebut, jumlah vektor gaya-gaya tersebut haruslah nol. Ini adalah syarat kesetimbangan pertama.

TRANSCRIPT

Page 1: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

MAKALAH

KESETIMBANGAN GAYA

BESLIN SEPTIANTA TARIGAN 091910101092

PROGRAM STUDI S-1TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER

Page 2: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

KATA PENGANTAR

Ada masanya untuk bicara, berteriak keras, bertutur lirih, diam, duduk manis, dan

mulai menulis. Suara akan hilang ditelan masa walaupun sebagian mungkin sempat terekam

di kepala, tetapi tulisan akan tetap ada dan berada, selama masih ada yang sudi membacanya.

Bukan pekerjaan mudah pada mulanya, tetapi setiap tulisan harus dimulai dengan satu

goresan, sebuah perjalanan panjang harus diawali dengan satu langkah pembuka.

Puji syukur kepada Tuhan Maha Pencipta, yang mengajari manusia ’membaca’ dan

’menulis’, melalui nabi, utusan, dan para pewaris-Nya, para ilmuwan yang mengajarkan.

Ilmu tidak akan pernah habis atau berkurang dengan dibagikan. Semoga penulis mendapat

tambahan pengetahuan dan masukan yang lebih berharga dari sedikit saja yang dituliskan.

Jember, 6 November 2009

Penulis

Page 3: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Berlakang Masalah

Syarat-syarat kesetimbangan adalah suatu benda diam yang memiliki jumlah

gaya yang sama dengan 0 atau tidak bergerak sama sekali ataupun juga

bergerak dengan keadaan yang setimbang

Dengan disusunnya makalah ini kita dapat mengetahui tentang syarat-syarat

kesetimbangan yang dialami suatu benda dalam suatu system kesetimbangan.

1.2. Rumusan Masalah

Apakah syarat-syarat kesetimbangan pada benda?

Bagaimanakah benda diam itu?

1.3. Tujuan

Menjelaskan tentang syarat-syarat kesetimbangan benda

Menjelaskan pengertian statika dalam syarat benda setimbang

Menjelaskan tentang sistem kesetimbangan

Silabus : Prinsip dasar statika struktur (Hukum Newton). Penyusunan dan penguraian gaya

dalam suatu bidang atau

ruang. Hukum Kesetimbangan statika. Tumpuan dan reaksi tumpuan. Konstruksi rangka

batang. Diagram momen dalam

dan gaya dalam. Karakteristik besaran energi. Deformasi. Tegangan dan regangan. Tegangan

karena gaya normal,

geser, momen lentur dan puntir. Distribusi tegangan. Kombinasi tegangan

Page 4: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

BAB II

PEMBAHASAN

1. DASAR TEORI

Salah satu akibat dari bekerjanya sesuatu gaya adalah berubahnya dimensi atau

bentuk benda yang menderita gaya itu. Akibat lainnya adalah berubahnya keadaan bergerak

benda tersebut. Gerak sesuatu benda dapat dianggap merupakan gerak benda itu sebagai

keseluruhan, yaitu gerak translasi dan gerak rotasi. Pada umumnya suatu gaya tunggal yang

bekerja pada sebuah benda mengakibatkan perubahan baik pada gerak translasinya maupun

pada gerak rotasinya. Tetapi bila yang bekerja itu beberapa gaya serentak, mungkin akibatnya

saling meniadakan, sehingga tidak menghasilkan perubahan pada gerak translasi maupun

pada gerak rotasi, sehinnga tidak menghasilkan perubahan pada gerak translasi maupun gerak

rotasinya. Bila demikian maka dikatakan benda itu dalam kesetimbangan. Ini berarti benda

tersebut sebagai satu keseluruhan tetap diam atau bergerak menurut garis lurus dengan

kecepatan konstan.

Page 5: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

2. Kesetimbangan benda

Benda dalam keadaan setimbang karena beberapa gaya yang berada pada bidang datar

beraksi pada benda tersebut, jumlah vektor gaya-gaya tersebut haruslah nol. Ini adalah syarat

kesetimbangan pertama.

Syarat kedua untuk kesetimbangan benda berhubungan dengan tidak adanya benda

untuk berputar: jumlah momen gaya-gaya yang bereaksi pada benda, dihitung terhadap suatu

sumbu, haruslah nol. Lebih lanjut benda tidak perlu benar-benar terpasak pada suatu sumbu

yang dipilih. Supaya benda dalam keadaan setimbang benda haruslah tidak berkecenderungan

untuk berputar terhadap suatu sumbu, sehingga jumlah momen haruslah nol, tidak peduli

sumbu mana yang dipilih. Meskipun pemilihan sumbu sembarang, tentu saja haruslah

dipergunakan sumbu yang sama.

Untuk sementara ini syarat kedua untuk kesetimbangan kita pandang sebagai

hubungan empiris. Kita gunakan itu karena secara eksperimen ternyata benar. Syarat ini akan

muncul sebagai hal umum dari prinsip dinamika tentang gerak berputar dari suatu benda

tegar, suatu prinsip yang diturunkan dari hukum-hukum newton.

Bila gaya-gaya dinyatakan dalam komponen-komponennya, momen gaya tersebut

terhadap suatu sumbu dapat diperoleh dengan menghitung momen dari komponen-komponen

secara terpisah, masing-masing dengan lengan momen yang bersangkutan, dan

menjumlahkan hasilnya. Ketika sebuah benda diam, tidak berarti tidak ada gaya yang bekerja

pada benda itu. Minimal ada gaya gravitasi bumi yang bekerja pada benda tersebut (arah

gaya gravitasi menuju pusat bumi alias ke bawah). Jika ada gaya gravitasi, seharusnya benda

bergerak dunk…. Kok bisa diam ya ? eyang Newton dalam hukum II Newton mengatakan

bahwa jika terdapat gaya total yang bekerja pada sebuah benda maka benda itu akan

mengalami percepatan alias bergerak lurus. Ketika sebuah benda diam, gaya total = 0. Pasti

ada gaya lain yang mengimbangi gaya gravitasi, sehingga gaya total = 0. Gaya apakah itu ?

wah gawat kalau dirimu sudah melupakannya… musuh bebuyutan gaya gravitasi adalah gaya

normal.

Page 6: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

Misalnya terdapat sebuah benda yang terletak di atas

permukaan meja. Benda ini sedang diam. Pada benda bekerja gaya berat (w) yang arahnya

tegak lurus ke bawah alias menuju pusat bumi. Gaya berat tuh gaya gravitasi yang bekerja

pada benda. Gaya yang mengimbangi gaya gravitasi adalah gaya Normal (N). Arah gaya

normal tegak lurus ke atas, berlawanan dengan arah gaya gravitasi. Besar gaya normal =

besar gaya gravitasi, sehingga gaya total = 0. Ingat ya, kedua gaya ini bukan aksi reaksi

karena gaya gravitasi dan gaya normal bekerja pada benda yang sama. Dua gaya disebut aksi

reaksi jika bekerja pada benda yang berbeda.

Benda dalam ilustrasi di atas dikatakan berada dalam keseimbangan statis. Pemahaman dan

perhitungan mengenai gaya-gaya yang bekerja pada benda yang berada dalam keadaan

seimbang sangat penting, khususnya bagi para ahli perteknikan (arsitek dan insinyur). Dalam

merancang sesuatu, baik gedung, jembatan, kendaraan, dll, para arsitek dan insinyur juga

memperhitungkan secara saksama, apakah struktur suatu bangunan, kendaraan, dll, mampu

menahan gaya-gaya tersebut. Benda sekuat apapun bisa mengalami perubahan bentuk

(bengkok) atau bahkan bisa patah jika gaya yang bekerja pada benda terlalu besar.

Syarat-syarat keseimbangan

Sekarang mari kita melangkah lebih jauh. Kali ini kita mencoba melihat faktor-faktor apa saja

yang membuat benda tetap dalam keadaan diam.

Syarat pertama

Dalam hukum II Newton, kita belajar bahwa jika terdapat gaya total yang bekerja pada

sebuah benda (benda dianggap sebagai partikel tunggal), maka benda akan bergerak lurus, di

mana arah gerakan benda = arah gaya total. Kita bisa menyimpulkan bahwa untuk membuat

sebuah benda diam, maka gaya total harus = 0. Gaya total = Jumlah semua gaya yang bekerja

pada benda.

Page 7: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

Persamaan Hukum II Newton :

Ketika sebuah benda diam, benda tidak punya percepatan (a). Karena

percepatan (a) = 0, maka persamaan di atas berubah menjadi :

Jika gaya-gaya bekerja pada arah horisontal saja (satu dimensi), maka kita cukup

menggunakan persamaan 1. Huruf x menunjuk sumbu horisontal pada koordinat kartesius

(koordinat x, y, z). Jika gaya-gaya bekerja pada arah vertikal saja (satu dimensi), maka kita

cukup menggunakan persamaan 2. Huruf y menunjuk sumbu vertikal pada koordinat

kartesius.

Apabila gaya-gaya bekerja pada bidang (dua dimensi), maka kita menggunakan persamaan 1

dan persamaan 2. Sebaliknya jika gaya-gaya bekerja dalam ruang (tiga dimensi), maka kita

menggunakan persamaan 1, 2 dan 3.

Ingat ya, gaya itu besaran vektor (besaran yang punya nilai dan arah). Dengan berpedoman

pada koordinat kartesius (x, y, z) dan sesuai dengan kesepakatan bersama, jika arah gaya

menuju sumbu x negatif (ke kiri) atau sumbu y negatif (ke bawah), maka gaya tersebut

bernilai negatif. Kita cukup menulis tanda negatif di depan angka yang menyatakan besar

gaya.

Keterangan gambar :

Page 8: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

F = gaya tarik

Fg = gaya gesek

N = gaya normal

w = gaya berat

m = massa

g = percepatan gravitasi

Benda ini dikatakan berada dalam keadaan diam, karena jumlah semua gaya yang bekerja

pada-nya = 0. Sekarang coba kita tinjau setiap gaya yang bekerja pada benda.

Gaya yang bekerja pada komponen horisontal (sumbu x) :

Gaya tarik (F) dan gaya gesek (fg) mempunyai besar yang sama. Arah kedua gaya ini

berlawanan. Arah gaya tarik ke kanan atau menuju sumbu x positif (bernilai positif),

sebaliknya arah gaya gesekan ke kiri atau menuju sumbu x negatif (bernilai negatif). Karena

besar kedua gaya sama (ditandai dengan panjang panah) dan arahnya berlawanan, maka

jumlah kedua gaya ini = 0.

Gaya yang bekerja pada komponen vertikal (sumbu y) :

Pada komponen vertikal (sumbu y), terdapat gaya berat (w) dan gaya normal (N). Arah gaya

berat tegak lurus menuju pusat bumi atau menuju sumbu y negatif (bernilai negatif),

sedangkan arah gaya normal berlawanan dengan arah gaya berat atau menuju sumbu y positif

Page 9: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

(bernilai positif) . Karena besar kedua gaya ini sama sedangkan arahnya berlawanan maka

kedua gaya saling melenyapkan.

Benda pada contoh di atas berada dalam keadaan seimbang alias diam, karena gaya total atau

jumlah semua gaya yang bekerja pada benda, baik pada sumbu horisontal maupun sumbu

vertikal = 0.

Contoh 2 :

Amati gambar di bawah

Pada benda ini juga bekerja gaya berat dan gaya normal,

seperti benda pada contoh 1. Tapi gurumuda tidak menggambar komponen gaya berat dan

gaya normal, karena kedua gaya itu saling melenyapkan. Pada kedua sisi benda dikerjakan

gaya seperti yang tampak pada gambar. Besar kedua gaya sama, tetapi berlawanan arah.

Apakah benda akan tetap dalam keadaaan seimbang alias diam ? tentu saja tidak… benda

akan berotasi.

Untuk membantumu memahami hal ini, coba letakkan sebuah buku di atas meja. Selanjutnya,

berikan gaya pada kedua sisi buku itu, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ketika kita

memberikan gaya pada kedua sisi buku, itu sama saja dengan kita memutar buku. Tentu saja

buku akan berputar alias berotasi. Dalam hal ini buku tidak berada dalam keadaan seimbang

lagi.

Berdasarkan contoh 2 ini, bisa dikatakan bahwa untuk membuat sebuah benda tetap diam,

syarat 1 saja belum cukup. Kita masih membutuhkan syarat tambahan.

Catatan :

Pada contoh 2 di atas, sebenarnya pada benda itu dikerjakan torsi. Torsi = gaya (F) x lengan

gaya (l). Panjang lengan gaya (l) diukur dari sumbu rotasi benda tersebut. Dalam hal ini, yang

membuat benda berputar adalah torsi total. Jika kita menganggap tidak ada gaya gesekan

Page 10: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

pada benda di atas, maka torsi total adalah jumlah torsi yang ditimbulkan oleh kedua gaya itu.

Arah rotasi benda searah dengan putaran jarum jam, sehingga kedua torsi bernilai negatif

(tidak saling melenyapkan).

Syarat Kedua

Dalam dinamika rotasi, kita belajar bahwa jika terdapat torsi total yang bekerja pada sebuah

benda (benda dianggap sebagai benda tegar), maka benda akan melakukan gerak rotasi.

Dengan demikian, agar benda tidak berotasi (baca : tidak bergerak), maka torsi total harus =

0. Torsi total = jumlah semua torsi yang bekerja pada benda. Secara matematis bisa ditulis

sebagai berikut :

Persamaan Hukum II Newton untuk gerak rotasi :

Ketika sebuah benda diam (tidak berotasi), benda tidak

punya percepatan sudut (alfa). Karena percepatan sudut = 0, maka persamaan di atas berubah

menjadi :

Contoh 1 :

Amati gambar di bawah. Dua benda, masing-masing bermassa m1 dan m2 diletakkan di atas

papan jungkat-jungkit (m1 = m2). Lengan gaya untuk gaya berat m1 = l1, sedangkan lengan

gaya untuk gaya berat m2 = l2 (l1 = l2). Papan jungkat-jungkit tidak bergerak alias berada

dalam keadaan seimbang, karena m1 = m2 dan l1 = l2. Arah rotasi itu sengaja gurumuda

gambar, untuk menunjukkan kepada dirimu bahwa jungkat-jungkit juga bisa berotasi.

Page 11: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

Gambar di atas disederhanakan sehingga yang kita tinjau hanya komponen gaya, lengan gaya

dan torsi yang bekerja pada benda.

Sekarang kita tinjau torsi yang

bekerja pada papan jungkat-jungkit di atas. Jika kita menganggap gaya F1 bisa menyebabkan

papan jungkat jungkit bergerak ke bawah, maka arah putaran papan (sebelah kiri) berlawanan

dengan arah gerakan jarum jam. Karena arah putaran berlawanan dengan jarum jam, maka

Torsi 1 (bagian kiri) bernilai positif.

Demikian juga, apabila kita menganggap gaya F2 bisa menyebabkan papan berputar maka

arah putaran papan (bagian kanan) searah dengan putaran jarum jam. Karena arah putaran

papan searah dengan gerakan jarum jam, maka torsi 2 bernilai negatif. Tanda positif dan

negatif ini cuma kesepakatan saja…

Catatan :

Gaya yang diakibatkan oleh benda bermassa pada papan jungkat-jungkit sebenarnya

merupakan gaya berat (w). Gurumuda menulis F saja biar dirimu bisa langsung nyambung

dengan persamaan torsi.

Page 12: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

Torsi 1 dan torsi 2 sudah kita kupas tuntas.

Kita oprek persamaan syarat kedua agar benda tetap dalam keadaan seimbang :

Page 13: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

3. Pusat gravitasi

Pada kesetimbangan dimana salah satu dari gaya-gaya yang beraksi pada suatu benda

adalah berat benda itu sendiri, maka perlu diketahui momen gaya tersebut terhadap sumbu

tertentu. Hasilnya bahwa momen selalu dapat dihitung dengan benar dengan anggapan

seluruh gaya gravitasi beraksi pada suatu titik yang disebut pusat gravitasi. Lebih lanjut titik

ini indentik dengan pusat massa.

Setiap partikel dari materi suatu benda ditarik oleh bumi, dan gaya tunggal yang kita

sebut berat adalah resultan dari semua gaya-gaya tarikan ini. Arah gaya pada masing-masing

partikel menuju ke pusat bumi, tetapi jarak ke pusat bumi sangat besar sehingga untuk

maksud-maksud yang praktis gaya-gaya dapat dianggap sejajar satu dengan yang lainnya.

Maka berat suatu benda adalah resultan dari gaya-gaya sejajar yang banyak sekali jumlahnya.

Berat total W dari sebuah benda adalah

W = W1+W2+ ......

Setiap berat dari partikel juga mempunyai andil terhadap momen total yang beraksi

pada benda. Dengan menghitung momen terhadap titik O, kita lihat momen yang

bersangkutan dengan partikel 1 adalah W1X1. Momen untuk partikel 2 adalah W2X2, dan

seterusnya, dan momen gaya total adalah

W1X1 + W2X2 + ...... = WX

Bila pusat gravitasi sejumlah benda telah ditentukan, maka pusat gravitasi dari

kombinasi benda-benda tersebut dapat dihitung dengan W1, W2, dan sebagainya, adalah

berat dari benda-benda dan X1 dan Y1, X2 dan Y2, dan sebagainya, adalah kordinat pusat

gravitasi masing-masing benda.

Sifat simetris sering sangat berguna dalam menentukan letak pusat gravitasi. Maka

pusat gravitasi suatu bola yang serba sama, kubus, keping lingkaran, atau keping persegi

Page 14: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

panjang terletak pada pusat geometriknya. Maka untuk silinder atau kerucut terletak pada

sumbu simetrinya, dan seterusnya.

Bila kita perhatikan benda tegar, salah satu gaya yang perlu diperhatikan adalah

berat benda, yaitu gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. Untuk menghitung torsi

dari gaya berat tersebut, gaya berat dapat dipertimbangkan terkonsentrasi pada sebuah titik

yang disebut pusat gravitasi.

Perhatikan benda berbentuk sembarang pada bidang xy. Benda kita bagi-bagi

menjadi partikel-partikel dengan massa m1, m2, …yang mempunyai koordinat (x1, y1) , (x2,

y2) ,…pusat massanya dapat dinyatakan sebagai

m1x1 + m2x2 + m3x3 + …

m1 + m2 + m3 + …

y

m1g

pg m2g

x

W = Mg

Setiap partikel memberikan kontribusi torsi terhadap titik pusat dan ini sama dengan torsi yang

ditimbulkan oleh gaya tunggal, yaitu gaya berat dikalikan dengan lengan gayanya. Titik dimana gaya berat

bekerja disebut pusat gravitasi.

(m1g1 + m2g2 + m3g3 + …) xpg = m1g1x1 + m2g2x2 + m3g3x3 + …

Page 15: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

4. Sistem Kesetimbangan

Di dalam menyelesaikan suatu sistem kesetimbangan di bawah pengaruh beberapa

gaya, ada beberapa prosedur yang perlu diikuti.

a) Tentukan objek/benda yang menjadi pusat perhatian dari sistem keseimbangan.

b) Gambar gaya gaya eksternal yang bekerja pada obyek tersebut.

c) Pilih koordinat yang sesuai, gambar komponen-komponen gaya dalam koordinat yang

telah dipilih tersebut.

d) Terapkan sistem keseimbangan untuk setiap komponen gaya.

e) Pilih titik tertentu untuk menghitung torsi dari gaya-gaya yang ada terhadap titik

tersebut. Pemilihan titik tersebut sembarang, tetapi harus memudahkan penyelesaian.

Page 16: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

P P

a a

5. KESETIMBANGAN DAN TEGANGAN PADA BALOK

Beban yang bekerja pada balok dapat berupa gaya maupun momen yang terletak

pada bidang yang merupakan sumbu longitudinal balok. Gaya dipahami bekerja tegaklurus

sumbu longitudinal, dan bidang yang mengandung beban diasumsikan sebagai bidang simetri

dari balok.

Efek pembebanan

Efek-efek gaya dan momen yang bekerja pada balok adalah (a) memberikan tekukan

(deflection) tegaklurus sumbu longitudinal batang, dan (b) menghasilkan tegangan normal

maupun geser pada setiap penampang melintang batang yang tegaklurus sumbu batang.

Defleksi balok akan didiskusikan pada bab 9, 10, dan 11.

Tipe tekukan (bending)

Jika kopel (couples) diberikan pada ujung-ujung balok dan tidak ada gaya yang

bekerja pada batang, maka tekukan disebut tekukan murni (pure bending). Misalnya, pada

Gb. 8-1 porsi balok diantara dua gaya dengan arah kebawah merupakan sasaran atau subjek

tekukan murni. Tekukan yang dihasilkan oleh gaya-gaya yang tidak membentuk kopel

disebut tekukan biasa (ordinary bending). Batang yang dikenai tekukan murni hanya

mempunyai tegangan normal dan tidak terjadi tegangan geser pada batang; batang yang

dikenai tekukan biasa mempunyai baik tegangan normal maupun geser yang bekerja pada

batang.

Sifat aksi balok

Suatu balok dapat dibayangkan sebagai susunan sejumlah tak terhingga serat atau

batang tipis memanjang (longitudinal). Setiap serat diasumsikan beraksi secara independen

terhadap yang lain, yaitu, tidak ada tekanan lateral atau tegangan geser diantara serat. Balok

Page 17: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

y

NA

seperti ditunjukkan pada, misalnya, akan tertekuk kebawah.

Sumbu netral

Titik potong permukaan netral dengan penampang melintang balok yang tegaklurus

terhadap sumbu memanjangnya disebut sumbu netral (neutral axis). Semua serat yang

terletak disebelah sumbu netral dalam kondisi tarik dan disebelah lainnya dalam kondisi

tekan.

Momen tekuk

Jumlah aljabar momen-momen gaya luar pada suatu sisi dari setiap penampang

melintang balok terhadap suatu sumbu yang melewati penampang disebut momen tekuk pada

penampang.

Tekukan elastis balok

Ringkasan berikut berlaku hanya jika seluruh serat dalam balok beraksi dalam

rentang elastisitas bahan.

Tegangan normal dalam balok.

Untuk setiap balok yang mempunyai suatu bidang simetri memanjang dan dikenai

momen tekuk M pada suatu penampang melintangnya, tegangan normal yang bekerja pada

serat memanjang pada jarak y dari sumbu netral balok diberikan dengan

σ=MyI

dimana I menyatakan momen inersia penampang melintang terhadap sumbu netral.

Penurunan atau derivasi persamaan ini akan dijabarkan dalam contoh 1. Tegangannya

bervariasi dari nol pada sumbu netral balok sampai maksimum pada serat terluar balok.

Tegangan ini juga disebut tekukan (bending), lenturan (flexural), atau tegangan serat (fiber

stresses

Ketika aksi dalam balok masih dalam batas elastis, sumbu netral melewati centroid

atau pusat penampang melintang. Dengan demikian, momen inersia I yang muncul dalam

Page 18: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

persamaan diatas untuk tegangan normal adalah momen inersia luasan penampang-melintang.

Modulus penampang

Pada serat terluar balok nilai koordinat y sering dinyatakan dengan simbol c. Dalam

kasus ini tegangan tekuk dapat dinyatakan dengan

σ=McI atau

σ= MI /c (8.2)

Rasio I/c disebut modulus penampang dan biasanya dinyatakan dengan simbol Z. Satuannya

adalah m3. Dengan demikian tegangan tekuk maksimum dapat dinyatakan dengan

σ=MZ (8.3)

Formula ini lebih praktis karena nilai Z pada umumnya telah tersedia khususnya untuk

berbagai bentuk standar logam.

Asumsi

Pada derivasi pernyataan diatas diasumsikan bahwa penampang bidang balok adalah

tegaklurus terhadap sumbu longitudinalnya pada saat terjadi pembebanan dengan gaya

maupun momen. Selanjutnya diasumsikan bahwa balok adalah lurus pada saat awalnya dan

mempunyai penampang melintang seragam dan modulus elastisitasnya untuk tarikan dan

tekanan adalah sama. Juga, serat-serat dalam balok tidak mengalami tegangan yang melebihi

batas proporsional.

Gaya geser

Jumlah aljabar gaya-gaya vertikal pada satu sisi penampang melintang balok disebut

gaya geser pada penampang tersebut. Konsep ini telah didiskusikan pada bab 6.

Tegangan geser pada balok

Untuk suatu balok yang dikenai gaya geser V pada penampang melintang tertentu,

terjadi tegangan geser τ baik horisontal maupun vertikal. Besarnya tegangan geser vertikal

pada suatu penampang melintang adalah sedemikian sehingga tegangan-tegangan ini

mempunyai resultan gaya sebesar V. Pada penampang melintang balok seperti ditunjukkan

pada Gb. 8-3, simetri bidang vertikal mempunyai gaya-gaya dan sumbu netral yang melalui

pusat penampang. Koordinat y diukur dari sumbu netral. Momen inersia luasan penampang

melintang terhadap sumbu netral dinyatakan dengan I. Tegangan geser pada seluruh serat

dengan jarak y0 dari sumbu netral dinyatakan dengan formula

τ= VIb∫y 0

cyda

Page 19: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

BAB III

PENUTUP

1.1. Kesimpulan

Dari pembahasan diatas dapat saya simpulkan bahwa semua benda diam

memiliki gaya sama dengan nol. Benda dalam keadaan diam dipengaruhi oleh

gaya gravitasi ke bawah dan gaya normal ke atas. Sehingga kedua gaya tersebut

saling berlawanan. Dan kedua gaya itu selalu sama besar yang menyebabkan

keadaannya menjadi setimbang.

Page 20: Kesetimbangan Gaya (Fisika)

Daftar Pustaka

Kesetimbangan Gaya. http:\\www.google.co

Gudang ilmu fisika gratis ; syarat-yarat kesetimbangan, http:\\www.google.com

Page 21: Kesetimbangan Gaya (Fisika)