Back to the topics list

kesetimbangan dan pusat gravitasi

Tujuan pembelajaran

• Memahami pengertian titik berat
• Memahami unsur keseimbangan dan titik berat

Pusat gravitasi

Pusat gravitasi suatu benda mengacu pada titik penerapan gaya resultan sebagai akibat dari tarikan bumi. Ini adalah titik di mana semua beban tubuh tampaknya bekerja. Gaya yang dihasilkan disebut berat benda. Untuk mencari berat suatu benda, kalikan massa dengan gravitasi.

Mengetahui pusat gravitasi suatu objek adalah penting karena memprediksi perilaku benda yang bergerak ketika gaya gravitasi bekerja padanya. Pusat gravitasi juga penting dalam desain struktur statis seperti jembatan dan bangunan.

Dalam medan gravitasi yang seragam, pusat gravitasi mirip dengan pusat massa . Namun, Anda harus mencatat bahwa kedua poin ini tidak selalu bersamaan. Misalnya, pusat massa bulan sangat dekat dengan pusat geometris bulan. Namun, pusat gravitasi bulan sedikit menjauh dari pusat bulan ke arah bumi, akibat gaya gravitasi yang lebih kuat di sisi dekat bulan.

Jika suatu benda berbentuk simetris dan terbuat dari bahan yang homogen, pusat gravitasinya berimpit dengan pusat geometris benda tersebut. Namun, untuk benda yang asimetris dan terdiri dari bahan berbeda yang memiliki massa berbeda, pusat massanya akan menjauhi pusat geometrik benda tersebut. Dalam benda yang berbentuk tidak beraturan atau berongga, pusat gravitasi terletak di suatu titik, di luar objek.

Perbedaan antara pusat gravitasi dan pusat massa

Sudah umum bagi banyak orang untuk berasumsi bahwa pusat gravitasi dan pusat massa adalah sama. Namun, kenyataannya adalah bahwa mereka berbeda.

Pusat massa mengacu pada titik di mana distribusi massa sama ke segala arah. Pusat massa tidak bergantung pada medan gravitasi. Pusat gravitasi di sisi lain adalah titik di mana berat suatu benda sama di semua arah, dan bergantung pada medan gravitasi.

Namun, pusat massa dan pusat gravitasi suatu benda dapat terletak pada titik yang sama jika medan gravitasinya seragam.

Siapa yang menemukan pusat gravitasi?

Pusat gravitasi ditemukan oleh Archimedes of Syracuse.

Apa pengaruh pusat gravitasi terhadap keseimbangan?

Pusat gravitasi menentukan kestabilan benda. Benda yang memiliki pusat gravitasi lebih rendah lebih stabil daripada benda yang memiliki pusat gravitasi lebih tinggi. Benda yang memiliki pusat gravitasi sangat tinggi akan terguling saat didorong. Mobil balap memiliki pusat gravitasi yang rendah untuk memungkinkan mereka melewati tikungan tanpa berbelok.

Bagaimana dengan pusat gravitasi di tubuh kita?

Dalam posisi anatomi tubuh kita, pusat gravitasi terletak di anterior vertebra sakral ^ke -2. Namun, perhatikan bahwa, karena manusia tidak tetap dalam posisi tetap anatomis, lokasi pusat gravitasi yang tepat berubah sesuai dengan posisi anggota badan, dan tubuh.

Pusat gravitasi dari bentuk biasa

Benda yang seragam (benda yang beratnya terdistribusi secara seragam) memiliki pusat gravitasinya yang terletak di pusat geometris benda tersebut. Misalnya, aturan meteran yang seragam memiliki pusat gravitasinya pada tanda 50cm.

Pusat gravitasi dari bentuk biasa juga dapat ditentukan oleh konstruksinya. Misalnya;

• Untuk objek persegi panjang dan persegi, garis diagonal dibangun. Pusat gravitasi adalah titik perpotongan kedua diagonal ini.
• Untuk benda segitiga, kami membuat garis bagi sisi tegak lurus. Pusat gravitasi adalah titik di mana ketiga garis berpotongan.
• Untuk benda bundar, diameter dibuat. Pusat gravitasi adalah titik di mana garis-garis ini berpotongan.

Contoh

Aturan meteran yang seragam diseimbangkan pada tanda 20 cm ketika beban 1,2N digantung pada tanda nol. Hitung berat dan massa aturan meteran.

Larutan

Mulailah dengan menggambar diagram yang menunjukkan semua gaya yang bekerja padanya.

Pada keseimbangan (equilibrium), jumlah momen searah jarum jam = jumlah momen berlawanan arah jarum jam

Saat menghitung momen searah jarum jam, Anda harus mencatat bahwa aturan meteran memiliki bobot yang bekerja pada tanda 50cm. Momen searah jarum jam sama dengan bobot aturan meteran dikalikan dengan jarak antara pusat aturan meteran dan titik poros. Oleh karena itu, momen searah jarum jam sama dengan berat * 0,3 meter. Momen berlawanan arah jarum jam sama dengan berat beban dikalikan jarak antara beban dan poros. Oleh karena itu, momen berlawanan arah jarum jam sama dengan 1,2 Newton * 0,2 meter.

W * 0,3m = 1,2N * 0,2m

0,3W = 0,24

W = 0,24/0,3 = 0,8N

Oleh karena itu, berat aturan meteran adalah 0,8 Newton.

Tentukan reaksi pada poros:

Total gaya ke atas = total gaya ke bawah

R = 1,2 + W

R = 1,2 + 0,8

R= 2 Newton

Keadaan keseimbangan

KEADAAN EKUILIBRIUM . Ini mengacu pada keadaan keseimbangan tubuh. Negara bagian ini terdiri dari tiga jenis;

• Kesetimbangan stabil . Benda dikatakan dalam keadaan ini jika kembali ke posisi semula setelah sedikit perpindahan. Corong tidak roboh karena garis aksi beban jatuh di dasar corong. Hal ini diterapkan pada bus modern dimana kompartemen bagasi diletakkan di bagian bawah untuk menurunkan posisi pusat gravitasi. Ini membantu meningkatkan stabilitas bus.
• Kesetimbangan yang tidak stabil . Sebuah benda dikatakan dalam keadaan ini jika, setelah sedikit bergeser, ia tidak kembali ke posisi semula tetapi menempati posisi baru. Bus yang membawa barang berat di top carrier menaikkan posisi pusat gravitasi. Hal ini membuat bus menjadi tidak stabil.
• Kesetimbangan netral . Benda dikatakan dalam keadaan ini jika menempati posisi baru yang mirip dengan posisi semula ketika sedikit bergeser.

Kondisi untuk keseimbangan

• Jumlah momen searah jarum jam terhadap suatu titik sama dengan jumlah momen berlawanan arah jarum jam terhadap titik yang sama.
• Jumlah gaya pada benda dalam satu arah sama dengan jumlah gaya yang bekerja pada benda dalam arah berlawanan.

Faktor yang mempengaruhi stabilitas tubuh

Ada dua faktor yang mempengaruhi stabilitas tubuh. Mereka;

• Area dasar tubuh. Tubuh dengan basis yang lebih luas lebih stabil. Basis sempit kurang stabil.
• Posisi titik berat. Tubuh lebih stabil ketika pusat gravitasi lebih rendah.

Penerapan stabilitas

• Wadah yang menampung cairan seperti labu berbentuk kerucut laboratorium dengan alas yang lebar untuk meningkatkan stabilitas.
• Aplikasi otomotif. Misalnya, mobil balap memiliki roda yang lebih lebar dan posisi pusat gravitasi yang lebih rendah daripada mobil biasa.
• Sebagian besar bus membawa muatannya di bawah tingkat penumpang, bukan di rak atap untuk menurunkan pusat gravitasi.
• Aeronautika. Pesawat dirancang sedemikian rupa sehingga pusat gravitasi berada dalam batas tertentu untuk membuatnya stabil. Ini memudahkan mereka untuk bermanuver
• Gerakan tubuh. Gerakan tubuh juga tergantung pada pusat gravitasi. Dengan memahami tentang pusat gravitasi dan stabilitas, kita lebih memahami tentang gerak manusia.