BAB IJANGKA SORONG
1.1 Sejarah Jangka Sorong (Vernier Caliper)Caliper awal yang
telah ditemukan di Yunani Giglio karam dekat pantai Italia.
Kapalmenemukan tanggal pada abad 6. BC. Sepotong kayu yang sudah
tetap fitur dan yg dptbergerak rahang. Meskipun jarang menemukan,
caliper tetap digunakan oleh Yunani danRoma.Pada jaman dinasti Han
(202 BC - 220 AD), orang Cina juga menggunakan caliper geser,yang
mereka yang terbuat dari tembaga dan diproduksi setiap alat dengan
prasasti padahari, bulan, dan tahun ini telah dibuat (sesuai dengan
nama dan Cina era mereka kalenderlunar).Vernier caliper yang
modern, untuk membaca sebuah thousandths inch, telah jadian
olehAmerican Yusuf R. Brown pada 1851. Brown Sharpe Nya dan
diresmikan benar presisiperusahaan manufaktur di Amerika Serikat.
Itu adalah pertama praktis untuk pengukurantepat yang dapat dijual
dengan harga dalam jangkauan machinists biasa.1.2 Pengertian Jangka
Sorong (Vernier Caliper)Jangka sorong(Vernier Caliper) adalah
instrumen presisi yang dapat digunakan untuk mengukur dimensi benda
bagian dalam dan luar, ditinjau dari cara pembacaannya vernier
caliper dapat di bagi dua, yaitu vernier caliper manual, dan
digital. Pengukuran menggunakan vernier caliper manual lebih sulit
bila dibandingkan dengan yang digital, karena hasil pengukuran
diinterpretasi dari skala oleh pengguna, sedangkan hasil pengukuran
menggunakan yang digital dapat dibaca langsung pada layar LCD.
Versi manual memiliki dua skala imperial (skala dalam inci) dan
metrik (skala dalam milimeter). Vernier manual masih bisa dibeli
dan tetap populer karena jauh lebih murah daripada versi digital.
Juga, versi digital membutuhkan baterai kecil sedangkan versi
manual tidak membutuhkan sumber listrik.1.3 Kegunaan Jangka
Sorong
Adapun kegunaan Jangka Sorong yaitu untuk mengukur suatu benda
dari sisi luar dengan cara diapit;
untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa
lubang (pada pipa, maupun lainnya) dengan cara diulur;
untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan
cara "menancapkan/menusukkan" bagian pengukur. 1.4 Macam-macam
jangka sorongAdapun jenis-jenis jangka sorong yang dapat digunakan
untuk mengukur panjang adalah:
1. Jangka Sorong Monolog
2. Jangka Sorong Arloji
3. Jangka Sorong Digital
1.5 Prinsip Kerja Jangka SorongJangka sorong terdiri dari dua
skala yaitu skala utama dengan skala terkecil dalam milimeter (1mm
= 0,1 cm) dan skala nonius. Sepuluh skala utama memiliki panjang 1
cm, dengan kata lain jarak 2 skala utama yang saling berdekatan
adalah 0,1 cm. Sedangkan sepuluh skala nonius memiliki panjang 0,9
cm, dengan kata lain jarak 2 skala nonius yang saling berdekatan
adalah 0,09 cm. Jadi beda satu skala utama dengan satu skala nonius
adalah 0,1 cm 0,09 cm = 0,01 cm atau 0,1 mm. Ketelitian dari jangka
sorong adalah setengah dari skala terkecil. Jadi x = x 0,01 cm =
0,005 cm. Dengan(ketelitian jangka sorong adalah : ketelitian 0,005
cm, maka jangka sorong dapat dipergunakan untuk mengukur diameter
sebuah kelereng atau cincin dengan lebih teliti (akurat). Seperti
yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa jangka sorong dapat
dipergunakan untuk mengukur diameter luar sebuah kelereng, diameter
dalam sebuah tabung atau cincin maupun untuk mengukur kedalaman
sebuah tabung.Bagian utama vernier caliper manual
Nama bagian dan fungsiInternal jaws (rahang dalam) adalah :
bagian yang berfungsi untuk mengukur dimensi bagian dalamExternal
Jaws (rahang luar) adalah : bagian yang berfungsi untuk mengukur
dimensi luarLocking Screw (baut pengunci) : bagian yang berfungsi
untuk pengunci rahangImperial Scale adalah : Skala dalam satuan
inciMetric Scale adalah : Skala dalam satuan milimeterDepth
Measuring Blade adalah : Batang pengukur kedalaman1.6 Cara
Menggunakan Jangka Sorong1. Sebelum melakukan pengukuran, observasi
jangka sorong yang akan digunakan Mencari batas ukur maksimum serta
ketelitiannya serta mengkalibrasikan alat yang akan digunakan.
2. Menjepitkan benda ukur antara rahang bawah untuk mengukur
diameter luar dan panjang benda. Mengencangkan sekrup penahan dan
membaca skala yang ditunjukkan skala utama+ skala nonius.
3. Memasukkan rahang atas pada rongga benda yang akan diukur
untuk mengukur diameter dalam benda yang diukur. Mengencangkan
sekrup penahan dan membaca skala.
4. Melakukan pengukuran kedalaman tabung reaksi atau gelas ukur
dengan memasukkan ujung batang yang dapat bergerak kedalam benda
ukur tersebut dan mengencangkan sekrup penahan serta membaca skala
yang ditunjukkan1.7 Menentukan Ketelitian Jangka Sorong ManualA.
Jangka Sorong dengan Ketelitian o,o2 mm
Jangka Sorong dengan Ketelitian 0,02
Pada gambar di atas terbaca 49 Skala Utama = 50 Skala Nonius
Besarnya 1 skala nonius = 1/50 x 49 Skala Utama = 0,98 Skala
Utama
Maka Ketelitian dari jangka sorong tersebut adalah = 1 0,98 =
0,02 mm
Atau Ketelitian jangka sorong itu adalah 1 bagian Skala utama
dibagi jumlah skala nonius = 1/50 = 0,02 mmB. Jangka Sorong dengan
Ketelitian o,o5 mm
Jangka Sorong dengan Ketelitian 0,05
Dari gambar di atas 39 Skala Utama = 20 Skala Nonius Jadi
besarnya 1 skala nonius = 1/20 x 39 Skala Utama = 1,95 Skala Utama
Maka Ketelitian dari jangka sorong tersebut adalah = 2 1,95 = 0,05
mm Atau Ketelitian jangka sorong itu adalah 1 bagian Skala utama
dibagi jumlah skala nonius = 1/20 = 0,05 mm1.8 Cara Membaca Skala
Jangka Sorong
Lihat dimana letak divisi 0 (nol) skala nonius pada divisi skala
utama, pada gambar di atas divisi 0 skala nonius terletak antara
divisi 13 mm dengan 14 mm, maka pembacaannya adalah 13 mm.
Lihat dimana letak divisi skala nonius yang segaris dengan
divisi skala utama, pada gambar di atas adalah divisi 21 skala
nonius segaris dengan divisi skala utama.
Maka pembacaan hasil pengukurannya adalah 13 + 21 x 0,02
(ketelitian dari jangka sorong) = 13,42 mm
Divisi 0 skala nonius terletak antara divisi 19 mm dengan 20 mm,
maka pembacaannya adalah 19 mm.
Divisi 32 skala nonius segaris dengan divisi skala utama.
Maka pembacaan hasil pengukurannya adalah 19 + 32 x 0,02 = 19,64
mm
BAB II
MIKROMETER SEKRUP
2.1 Sejarah Mikrometer Sekrup
Mikrometer ditemukan oleh William Gascoigne. William Gascoigne
adalah seorang penemu berkebangsaan Inggris, ia lahir pada tahun
1612, dan meninggal pada 2 Juli 1644. William Gascoigne (1612 - 2
Juli 1644) adalah seorang astronom Inggris, matematika, dan pembuat
instrumen ilmiah dari Middleton, Leeds yang menemukan mikrometer.
Dia adalah salah satu dari "nos Keplari" sekelompok astronom di
utara Inggris yang mengikuti astronomi dari Johannes Kepler yang
termasuk, Yeremia Horrocks dan William Crabtree.2.2 Definisi
Mikrometer Sekrup
Mikrometer sekrup adalah alat ukur panjang yang memiliki tingkat
ketelitian tertinggi. Tingkat ketelitian mikrometersekrup mencapai
0,01 mm atau 0,001 cm. Dengan ketelitiannya yang sangat tinggi,
mikrometersekrup dapat digunakan untuk mengukur dimensi luar dari
benda yang sangat kecil maupun tipis seperti kertas, pisau silet,
maupun kawat. Secara luas, mikrometersekrup digunakan sebagai alat
ukur dalam teknik mesin elektro untuk mengukur ketebalan secara
tepat dari blok-blok, luar dan garis tengah dari kerendahan dan
batang-batang slot.2.3 Kegunaan Mikrometer sekrup
Mikrometer sekrup biasa digunakan untuk mengukur ketebalan suatu
benda. Misalnya tebal kertas.Selain mengukur ketebalan kertas,
mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur diameter kawat yang
kecil.2.4 Jenis-jenis Mikrometer Sekrup
Mikrometer memiliki 3 jenis umum pengelompokan yang didasarkan
pada aplikasi berikut :
Mikrometer LuarAlat ukur yang dapat mengukur dimensi luar dengan
cara membaca jarak antara dua muka ukur sejajar yang berhadapan,
yaitu sebuah muka ukur tetap yang terpasang pada satu sisi rangka
berbentuk U, dan sebuah muka ukur lainnya yang terletak pada ujung
spindle yang dapat bergerak tegak lurus terhadap muka ukur, dan
dilengkapi dengan sleeve dan thimble yang mempunyai graduasi yang
sesuai dengan pergerakan spindle. Mikrometer luar digunakan untuk
ukuran memasang kawat, lapisan-lapisan, blok-blok dan
batang-batang.
Mikrometer dalamAlat ukur yang dapat mengukur dimensi dalam
dengan cara membaca jarak antara dua muka ukur sferis yang saling
membelakangi, yaitu sebuah muka ukur tetap yang terpasang pada
batang utama dan sebuah muka ukur lainnya yang terletak pada ujung
spindle yang dapat bergerak searah dengan sumbunya, dan dilengkapi
dengan sleeve dan thimble yang mempunyai graduasi yang sesuai
dengan pergerakan spindle. Mikrometer sekrup dalam digunakan untuk
mengukur garis tengah dari lubang suatu benda.
Mikrometer kedalamanMikrometer kedalaman digunakan untuk
mengukur kerendahan dari langkah-langkah dan slot-slot.
2.5 Bagian-bagian Mikrometer Sekrup
1. Bingkai (Frame)
Bingkai ini berbentuk huruf C terbuat dari bahan logam yang
tahan panas serta dibuat agak tebal dan kuat. Tujuannya adalah
untuk meminimalkan peregangan dan pengerutan yang mengganggu
pengukuran. Selain itu, bingkai dilapisi plastik untuk meminimalkan
transfer panas dari tangan ketika pengukuran karena jika anda
memegang bingkai agak lama sehingga bingkai memanas sampai 10
derajat celcius, maka setiap 10 cm baja akan memanjang sebesar
1/100 mm.2. Landasan (Anvil)Landasan ini berfungsi sebagai penahan
ketika benda diletakkan dan diantara anvil dan spindle.
3. Spindle (Gelendong)Spindle ini merupakan silinder yang dapat
digerakkan menuju landasan.4. Pengunci (Lock)
Pengunci ini berfungsi sebagai penahan spindle agar tidak
bergerak ketika mengukur benda.5. Sleeve
Tempat skala utama
6. Thimble
Tempat skala nonius berada
7. Ratchet knob Untuk memajukan atau mengundurkan spindle agar
sisi benda yang akan diukur tepat berada diantara spindel dan
anvil.
2.6 Cara menggunakan Mikrometer Sekrup
Cara menggunakan mikrometer sekrup yaitu :
1. Membuka pengunci mikrometer sekrup kemudian membuka celah
antara spindle dan anvil sedikit lebih besar dari benda yang akan
diukur dengan cara memutar Ratchet knob.
2. Memasukkan benda yang akan diukur diantara spindle dan
anvil.
3. Menggeserkan spindle ke arah benda dengan cara memutar
ratchet knob sampai terdengar bunyi klik.
4. Mengunci mikrometer sekrup agar spindle tidak bergerak.
5. Mengeluarkan benda dari mikrometer sekrup dan membaca
skalanya.
2.7 Cara membaca skala pada mikrometer sekrup
Cara membaca skala pada mikrometer sekrup yaitu :
1. Posisikan mikrometer sekrup tegak lurus terhadap arah
pandangan.
2. Membaca skala utama pada mikrometer sekrup. Garis bagian atas
menunjukkan angka bulat dalam mm contoh nya 1mm, 2mm, 3mm, dst.
Sedangkan garis skala bagian bawah menunjukkan bilangan 0,5.
Perhatikan gambar berikut!
Dari gambar tersebut, garis skala atas menunjukkan angka 7 mm
dan garis skala bagian bawahnya menunjukkan 0,5 mm maka skala utama
pada mikrometer sekrup tersebut menunjukkan angka 7,5 mm.
3. Membaca skala nonius yaitu garis yang tepat segaris dengan
garis pembagi pada skala utama. Setiap satu garis pada skala nonius
menunjukkan 0,01 mm. Pada gambar diatas, skala nonius menunjukkan
angka 22 dikalikan dengan 0,01 mm sehingga skla nonius nya
menunjukkan 0,22 mm.4. Menjumlahkan hasil pengukuran dari skala
utama dengan hasil pengukuran skala nonius. Sehingga dari gambar
diatas diperoleh hasil pengukuran 7,5 mm + 0,22 mm = 7,72 mm.
BAB IIISPHEROMETER
3.1 Sejarah Spherometer
Spherometer merupakan suatu alat atau instrument yang digunakan
untuk mengukur panjang yang sangat kecil. Spherometer dibuat pada
tahun 1810 oleh seorang ahli optik berkebangsaan Prancis, Robert
Aglae Cauchoix, dan pertama kali diperkenalkan oleh Nicolas Fortin.
Awalnya, spherometer terutama digunakan oleh ahli kacamata untuk
mengukur lengkungan permukaan suatu lensa.3.2 Definisi
Spherometer
Spherometer adalah alat untuk mengukur kelengkungan permukaan.
Spherometer adalah menggunakan perangkat dalam mengukur radius
kelengkungan permukaan bola. Sebagai contoh, dapat digunakan untuk
mengukur ketebalan slide mikroskop atau kedalaman depresi pada
slide. Bahkan kelengkungan bola dapat diukur dengan menggunakan
Spherometer. Spherometer terdiri dari mikrometer sekrup berulir ke
tripod kecil dengan skala vertikal diikat. Kepala sekrup memiliki
disk lulus digunakan untuk mengukur putaran fraksional dari sekrup.
Skala vertikal digunakan untuk mengukur tinggi atau kedalaman
kelengkungan permukaan. Pembagian skala vertikal berada di 1 mm,
yang merupakan pitch dari benang sekrup. Kepala sekrup yang lulus
ke dalam 100 divisi. Spherometer terdiri dari scrup yang bergerak
ditengah-tengah dan mempunyai 3 kaki yang ujungnya merupakan titik
sudut sama. sisi atasnya berbentuk piringan berbentuk lingkaran
melekat pada scrup dan pembagian skalanya pada pinggir
piringan,batang skala sejajar dengan sekrup.
3.3 Kegunaan Spherometer
Spherometer merupakan salah satu alat ukur panjang yang
digunakan untuk mengukur jari-jari (radius) dari permukaan suatu
lensa. Selain itu, spherometer juga digunakan untuk mengukur
ketebalan suatu lempengan atau plat tipis.3.4 Bagian-bagian
Spherometer
Dalam mengukur panjang suatu benda ,selain memperhatikan
ketelitian alat ukur juga memperhatikan jenis dan macam benda yang
akan diukur alatnya seperti spherometer.
Bagian bagian spherometer :
1. Keping skala tegak
2. Keping skala datar
3. Tiga kaki tetap
4. Pemutar keping skala datar
5. Ujung kaki bergerak
1. Skala utama
2. Skala nonius
III, IV, V .Ujung kaki tetapSecara umum spherometer terdiri
dari:
1. Meja berkaki tiga (biasanya terbuat dari logam). Jika
dihubungkan dengan garis, maka ketiga kaki tersebut membentuk
segitiga sama sisi.
2. Sekrup yang terletak pada lubang ditengah-tengah meja kecil
berkaki tiga.
3. Pangkal sekrup
4. Pemutar sekrup
5. Piringan spherometer yang memiliki 100 skala, berbentuk
lingkaran, dan melekat pada sekrup. Satu putaran piringan
menyebabkannya naik atau turun 1 mm.
6. Skala utama (dalam mm) berupa batang yang letaknya sejajar
dengan sekrup. Skala ini sebagai indeks untuk membaca skala pada
piringan spherometer dan juga untuk menandai banyaknya putaran
penuh sekrup.
3.5 Prinsip Kerja Spherometer
Spherometer ini dapat mengukur kedalaman sebuah lengkungan. Saat
spherometer diletakkan pada lensa (permukaannya lengkung) maka pada
sekrup pusat akan berputar naik atau turun sesuai dengan
kelengkungan yang dimiliki lensa tersebut. sedangkan 3 kaki yang
sama sisi lainnya memantapkan posisi spherometer pada lensa agar
tidak mudah bergeser. Pada saat skup pusat berputar mengikuti
lengkungan lensa, maka piringan yang terletak pada kepala skup akan
ikut berputar. Sehingga dapat terbaca skala kelengkungan lensa
dengan memperhatikan skala yang ada dipinggir piringan dengan skala
0 10,0 m ke atas jika lensa yang diuku lengkung ke atas dan 0 10,0
ke bawah jika lensa yang diukur lengkung ke bawah dan ditambah
dengan skala piringan yang bernilai 0,01 m.
Alat ini dapat dipergunakan untuk mengukur jari-jari
kelengkungan benda yang berbentuk bidang bola seperti cermin dan
lensa cembung atau cekung. Hasil Pengukuran jari- jari kelengkungan
tersebut (R) dicari menggunakan rumus :
R = (1/2)h + S2/(6h)
Keterangan:
R = Jari-jari kelengkungan benda yang diukur
H = Jarak pergeseran kaki tengah dari bidang yang sama dengan
kaki yang lainnya
S = Jarak kaki-kaki pinggir yang tidak dapat bergerak
sesamanya3.6 Cara menggunakan spherometer
Metode memakai spherometer :
Mengkalibrasi alat, yaitu spherometer diletakkan di tempat
(alas) yang rata dan pemutar keping skala datar diputar sampai
ujung kaki bergerak menyentuh alas dan skala nol pada nonius tepat
berimpit dengan skala nol pada skala utama. Kemudian putar pemutar
hingga terdengar bunyi klik 1 kali.
Jika memakai alas dari kaca plan parallel, maka pada saat
bayangan ujung kaki bergerak berhimpit dengan ujung kaki itu
menandakan bahwa ujung kaki tersebut sudah tepat menyinggung/
menyentuh alas jika tidak memakai kaca plan parallel, maka pada
saat pemutar diputar ternyata kaki spherometer akan ikut berputar
berarti ujung kaki bergerak sudah menyentuh alas.
Sekrup pemutar diputar sehingga jarak antara ujung pemutar
dengan alas dapat ditempati oleh benda yang mau diukur tebal atau
kelengkungannya.
Benda yang akan diukur tebal atau kelengkungannya diletakkan di
antara alas dan ujung pemutar.
Sekrup pemutar diputar sampai ujung pemutar tepat menyentuh
permukaan benda yang diukur. Hitung skala yang ditunjukkan oleh
skala utama dan skala nonius sehingga didapatkan h :hn = (SUn x 0,1
mm) + (SNn x 0,002 mm)BAB IV
KESETIMBANGAN
4.1 Definisi Kesetimbangan
Benda dalam kesetimbangan berarti bahwa benda sebagai
keseluruhan tetap tidak bergerak atau bergerak sepanjang garis
lurus dengan laju tetap. Jadi, benda yang dikatakan setimbang atau
stabil apabila kedudukan setimbang itu tenaga potensialnya minimum.
Kesetimbangan mempunyai banyak sekali, antara lain dalam bidang
teknik, bidang olahraga dan terkadang juga digunakan dalam bidang
medis.
Kesetimbangan pada sebuah partikel dapat dianggap sebagai suatu
kesetimbangan pada suatu titik. Partikel dianggap sebagai suatu
benda yang dapat diabaikan massanya, atau dianggap sebagai titik
materi.
4.2 Prinsip Kerja Kesetimbangan
Dasar Ilmu Mekanika ialah tiga hukum alam yang uraiannya yang
jelas untuk pertama kali diberikan oleh Isaac Newton dan
diterbitkan dalam tahun 1686 dengan judul Philosophiae Naturalis
Principia Mathematica (Dasar Matematika Ilmu Pengetahuan Alam).
Tetapi itu bukan berarti, bahwa ilmu mekanika itu dimulai oleh
Newton. Banyak yang mendahuluinya dalam bidang ini. Dan yang paling
terkenal ialah Galileo Galilei (1564-1642). Penyelidikan Galilei
tentang gerak dengan percepatan merupakan dasar bagi hukum Newton
yang tiga itu.
Salah satu akibat dari bekerjanya sesuatu gaya ialah berubahnya
dimensi atau bentuk benda yang menderita gaya itu. Akibat lainnya
ialah berubahnya keadaan bergerak benda tersebut.
Gerak sesuatu benda dapat dianggap merupakan gerak benda itu
sebagai keseluruhan, yaitu gerak translasinya, serta gerak rotasi,
kalau ada. Pada umumnya, satu 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. Bila demikian halnya, maka dikatakan benda itu dalam
kesetimbangan. Ini berarti bahwa: (1) benda itu sebagai satu
keseluruhan tetap diam, atau bergerak menurut garis lurus dengan
kecepatan konstan, dan (2) benda itu tidak berotasi samasekali atau
berotasi dengan kecepatan konstan.
Kalau ada benda tadi bekerja gaya tunggal F1, dan kalau mulanya
diam, maka benda tersebut akan mulai bergerak dan berputar searah
gerak jarum jam. Apabila benda itu sebelumnya sudah dalam keadaan
bergerak, maka akibat gaya itu ialah merubah besar atau arah (atau
kedua-duanya) gerak translasi benda itu, dan menambah atau
mengurangi kecepatan rotasinya. Baik bila pada mulanya dalam
keadaan diam ataupun sudah dalam keadaan bergerak, benda tersebut
tidak akan dalam kesetimbangan lagi.
Tetapi, kesetimbangan dapat dipertahankan dengan mengerjakan
pula gaya F2, pada yang besarnya sama serta berlawanan arahnya
dengan F1 dan mempunyai garis kerja yang sama dengan F1. Jadi
resultan dari F1 dan F2 sama dengan nol. Bila garis-garis kerja
kedua gaya itu tidak sama, maka benda itu dalam kesetimbangan
translasi, tetapi tidak dalam kesetimbangan rotasi. (Jadi gaya-gaya
itu membentuk sebuah Kopel.
Tepatnya, gaya F1 dan gaya F2 sama dalam hal besar mutlaknya dan
berlawanan tandanya, atau dikatakan, gaya yang satu menyamai harga
negatif gaya yang satu lagi. Maksudnya,
F2 = -F1Jadi jika R menyatakan resultan dari F1 dan F2 maka
R = F1 + F2 = F1 F1 = 0
Untuk keringkasan, kita sering hanya akan mengatakan bahwa dua
gaya adalah sama dan berlawanan arahnya, yang berarti: besar mutlak
masing-masing gaya sama dan gaya yang satu negatif terhadap yang
satu lagi. tiga gaya tidak sejajar tetapi sebidang, yaitu F1, F2,
dan F3, bekerja pada sebuah benda. Setiap gaya yang bekerja pada
sebuah benda tegar dapat dianggap bertitik tangkap pada sembarang
titik sepanjang garis kerjanya. Oleh sebab itu, ambillah dua vektor
gaya, yang mana saja, misalnya F1 dan F2, dan geserlah kedua vektor
itu ke titik perpotongan garis-garis kerjanya. Maka resultan R
diperoleh seperti pada Gambar 2-2(b). Sekarang tinggal dua gaya
lagi, yaitu R dan F3, dan supaya tercapai kesetimbangan haruslah
(1) kedua gaya ini sama besarnya, (2) arahnya berlawanan, (3) garis
kerjanya sama. Berdasarkan kedua syarat yang pertama maka resultan
ketiga gaya tadi sama dengan nol. Syarat ketiga dapat terpenuhi,
hanya bila garis kerja gaya F3 lewat titik potong garis-garis kerja
gaya F1 dan F2. Dengan kata lain, ketiga gaya tadi haruslah
konkuren (berpotongan di satu titik).
Bahwa besar komponen-komponen tegaklurus gaya resultan R dari
pasangan gaya mana saja di antara seperangkatan gaya koplanar
adalah
Rx = SFx, Ry = SFy
Apabila sebuah benda dalam kesetimbangan, maka resultan dari
semua gaya yang bekerja pada benda itu sama dengan nol. Jadi kedua
komponen tegak lurusnya ialah nol dan dari itu, untuk semua benda
dalam keadaan setimbang, berlakulah
R = 0, atau SFx = 0, SFy = 0.
Persamaan-persamaan ini disebut syarat pertama
kesetimbangan.
Syarat kedua kesetimbangan ialah sebuah persamaan yang baru akan
diterangkan selanjutnya, yaitu yang secara matematik mengungkapkan
fakta-fakta berikut:
a) Apabila suatu benda kekar (rigid) dalam keadaan setimbang
disebabkan oleh dua gaya saja, maka kedua gaya ini akan mempunyai
garis kerja yang sama.
b) Apabila suatu benda kekar dalam keadaan setimbang karena
bekerja tiga gaya, maka ketiga gaya harus berpotongan di satu
titik.
Jika syarat pertama kesetimbangan dipenuhi, maka benda akan
berada dalam keadaan setimbang translasi; jika yang kedua berlaku,
maka terjadilah kesetimbangan rotasi. Dikatakan bahwa sebuah benda
berada dalam keadaan setimbang lengkap apabila kedua syarat di atas
terpenuhi; ini merupakan sari dari hukum pertama Newton tentang
gerak. Newton menyatakan hukumnya tidak tepat seperti di atas.
Pernyataan aslinya demikian bunyinya (disadur dari bahasa Latin,
yaitu bahasa yang dipakai dalam Principia):
Setiap benda akan terus dalam keadaan diam, atau akan terus
dalam keadaan bergerak rata (uniform) menurut garis lurus, kecuali
kalau keadaannya yang demikian itu dipaksa berubah oleh gaya yang
bekerja terhadapnya.
Walau gerak rotasi tidak disebut oleh Newton secara khusus, dari
tulisannya jelas bahwa dia betul-betul tahu tentang syarat-syarat
yang harus dipenuhi oleh gaya-gaya tersebut kalau rotasi itu
konstan atau sama dengan nol.
Didalam menyelesaikan suatu sistem kesetimbangan dibawah
pengaruh beberapa gaya, ada beberapa prosedur yang perlu diikuti
yaitu :1. Tentukan objek/benda yang menjadi pusat perhatian dari
sistem kesetimbangan.
2. Gambar gaya-gaya eksternal yang bekerja pada objek
tersebut.
3. Pilih koordinat yang sesuai, gambar komponen-komponen gaya
dalam koordinat yang telah dipilih tersebut.
4. Terapkan sistem keseimbangan untuk setiap komponen gaya.
5. Pilih titik tertentu untuk menghitung torsi dari gaya-gaya
yang ada terhadap titik tersebut. Pemilihan titik tersebut
sembarang tetapi harus memudahkan penyelesaian.
6. Dari persamaan yang diberntuk, dapat diselesaikan variabel
yang ditanyakan.
4.3 Jenis-jenis Keseimbangan
1. Keseimbangan Stabil
Misalnya mula-mula benda diam, dalam hal ini tidak ada gaya
total atau torsi total yang bekerja pada benda tersebut. Jika pada
benda dikerjakan gaya atau torsi (terdapat gaya total atau torsi
total pada benda itu), benda akan bergerak. Benda dikatakan berada
dalam keseimbangan stabil, jika setelah bergerak, benda kembali
lagi ke posisi semula. Dalam hal ini, yang menyebabkan benda
bergerak kembali ke posisi semula adalah gaya total atau torsi
total yang muncul setelah benda bergerak.
Sebuah bola berwarna biru digantung dengan seutas tali.
Mula-mula benda berada dalam keseimbangan statis/benda diam (gambar
1). Setelah didorong, benda bergerak ke kanan (gambar 2). Sekuat
apapun kita mendorong atau menarik bola, bola akan kembali lagi ke
posisi semula setelah puas bergerak.
Sebagaimana tampak pada gambar, titik berat bola berada di bawah
titik tumpuh. Untuk kasus seperti ini, bola atau benda apapun yang
digantung selalu berada dalam keseimbangan stabil. Amati gambar 2.
Bola bergerak kembali ke posisi seimbang akibat adanya gaya total
yang bekerja pada bola (w sin teta). Gaya tegangan tali (T) dan
komponen gaya berat yang sejajar dengan tali (w cos teta) saling
melenyapkan, karena kedua gaya ini memiliki besar yang sama tapi
arahnya berlawanan.
2. Keseimbangan Labil alias tidak stabilSebuah benda dikatakan
berada dalam keseimbangan labil alias tidak stabil apabila setelah
bergerak, benda bergerak lebih jauh lagi dari posisinya semula.
3. Keseimbangan NetralSebuah benda dikatakan berada dalam
keseimbangan netral jika setelah digerakkan, benda tersebut tetap
diam di posisinya yang baru (benda tidak bergerak kembali ke posisi
semula; benda juga tidak bergerak menjahui posisi semula).BAB
VGESEKAN5.1 Definisi Gaya Gesekan
Gaya gesekan adalah gaya yang timbul akibat persentuhan langsung
antara dua permukaan benda, arah gaya gesekan berlawanan dengan
kecenderungan arah gerak benda. Besarnya gaya gesekan ditentukan
oleh kehalusan atau kekasaran permukaan benda yang bersentuhan.
5.2 Macam-Macam Gaya Gesekan
Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua buah benda yang padat
saling bergerak lurus, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek
kinetis, yang dibedakan antara titik-titik sentuh antara kedua
permukaan yang tetap atau saling berganti (menggeser). Untuk benda
yang dapat menggelinding, terdapat pula jenis gaya gesek lain yang
disebut gaya gesek menggelinding (rolling friction). Untuk benda
yang berputar tegak lurus pada permukaan atau ber-spin, terdapat
pula gaya gesek spin (spin friction). Gaya gesek antara benda padat
dan fluida disebut sebagai gaya Coriolis-Stokes atau gaya viskos
(viscous force).1. Gaya gesek statisGaya gesek statis adalah
gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu
sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda
meluncur ke bawah pada bidang miring. Koefisien gesek statis
umumnya dinotasikan dengan s, dan pada umumnya lebih besar dari
koefisien gesek kinetis.
Gaya gesek statis dihasilkan dari sebuah gaya yang diaplikasikan
tepat sebelum benda tersebut bergerak. Gaya gesekan maksimum antara
dua permukaan sebelum gerakan terjadi adalah hasil dari koefisien
gesek statis dikalikan dengan gaya normal f = s Fn. Ketika tidak
ada gerakan yang terjadi, gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol
hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya
gesek maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda
akan dilawan oleh gaya gesekan yang setara dengan besar gaya
tersebut namun berlawanan arah. Setiap gaya yang lebih besar dari
gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan terjadi. Setelah
gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat digunakan
untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek
kinetis.
2. Gaya gesek kinetisGaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi
ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling
bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan k
dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk
material yang sama.
5.3 Prinsip Kerja Gaya Gesekan
Koefisien gesekan timbul karena adanya perpaduan antara 2
permuakaan, oleh karena itu dalam melukis vector gaya gesekan
selalu pada permukaan yang bertemu. Koefisien gesekan dibedakan
atas 2 jenis yaitu koefisien gesekan statis dan koefisien gesekan
kinetis.
Koefisien gesekan statis yaitu koefisien gesekan antar dua
permukaan beradu yang diam, sedangkan koefisien gesekan kinetis
adalah koefisien gesekan yang terjadi pada benda-benda yang beradu
dimana benda yang satu bergerak relatif terhadap yang lainnya.
Bila ditinjau dari sifat geraknya maka kemungkinan harga
koefisien gesekan statis (s) dan koefisien gesekan kinetis (k)
adalah s k.
Pada saat benda tepat akan bergerak, maka pada posisi itu
berlaku :
Fx = 0 dan Fy = 0
Dengan meninjau gaya-gaya yang bekerja pada benda maka dapat
dibuktikan bahwa :
s = tg
Dimana adalah sudut kemiringana bidang miring terhadap bidang
horizontal.
Selanjutnya bila ditinjau saat benda meluncur kebawah, maka akan
berlaku :
Fx = m.a dan Fy = 0
Dari kedua syarat diatas dapat dibuktikan bahwa koefisien
gesekan kinetis dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :
k = tg (2s/t2gcos )
Dimana : sudut kemiringan benda
s : jarak yang ditempuh benda
t : waktu yang diperlukan benda untuk menempuh jarak s
Dalam peristiwa diatas maka percepatan benda dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan :
a = g (sin k cos )
5.4 Keuntungan dan Kerugian Gaya Gesek
A. Keuntungan Gaya Gesek
Beberapa keuntungan gaya gesekan dalam kehidupan
sehari-hari:
Jalan raya dibuat permukaannya kasar agar terjadi gaya gesekan
antara ban mobil dan permukaan jalan raya sehingga mobil dapat
bergerak atau tidak mudah tergelincir. Sepatu olah raga telapaknya
dibuat kasar agar pemain olah raga tidak mudah terpeleset.
Kita dapat berjalan karena adanya gaya gesekan antara kaki kita
dan permukaan lantai.
Letakkan telapak tangan Anda di atas meja, lalu gerakkan dengan
telapak tangan tetap menyentuh alas meja, atau menggesek. Anda akan
merasakan gaya yang berlawanan dengan arah gerakan tangan Anda yang
disebut dengan gesekan.
Jika tidak terdapat gesekan, maka kapan saja Anda berjalan, maka
Anda akan terpeleset seperti ketika Anda berjalan di atas es.
Tanpa gesekan, roda mobil tidak akan dapat berputar dan mobil
pun tidak dapat bergerak.
Anda juga tidak dapat menghapus tulisan Anda yang salah ketika
Anda menulis dengan pensil.
Rem pada kendaraan, prinsip kerja dari rem yaitu menahan atau
menghentikan lajunya kendaraan. Sehingga kendaraan dapat mengurangi
lajunya bahkan berhenti pada tempat yang diinginkan. Bila seorang
pengendara mobil misalnya, menginjak pedal rem. Maka pada saat yang
bersamaan kampas rem bergesekan dengan roda untuk menahan atau
menghentikan gerak rotasi (putaran) roda. Gaya gesekan yang timbul
antara kampas rem dan roda sangat penting terutama bagi keselamatan
dalam berkendaraan. B. Kerugian Gaya Gesek
Beberapa kerugian gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari:
Gaya gesekan pada mesin mobil dapat menimbulkan panas sehingga
mobil perlu diberi minyak pelumas.
Gaya gesekan antara ban mobil dan jalan menyebabkan ban mobil
cepat aus/gundul.
Gaya gesekan antara udara dan mobil, pesawat terbang, atau
kereta api mengakibatkan kendaraan-kendaraan itu tidak dapat melaju
dengan kecepatan penuh.
Baut dan mur yang digunakan sebagai pengikat bagian-bagian
mesin. Seandainya gaya gesekan antara mur dan bagian-bagian mesin
yang diikat kecil berarti pengikatnya tidak sempurna. Dampaknya
bagian mesin yang diikat itu akan mudah lepas sehingga mesin akan
menjadi rusak.5.5 Cara Memperkecil Gaya GesekanBeberapa cara
memperkecil gaya gesekan dalam kehidupan sehari-hari: Memberikan
benda bulat dari besi pada poros roda
Memberikan pelumas seperti oli atau vaselin pada mesin
Memberikan roda dibagian bawah benda-benda yang berat agar mudah
dipindahkan, seperti lemari es atau lemari pakaian.
7