TITIK BERAT

Pernahkah Sobat Ngoprek melihat fenomena seperti video di bawah ini?

Menurut sobat mengapa hal tersebut bisa terjadi? Fenomena tersebut berkaitan dengan konsep titik berat. Apakah yang dimaksud dengan titik berat? Sobat Ngoprek bisa mempelajari penjelasan berikut.

Semua benda yang ada di permukaan bumi dipengaruhi oleh percepatan yang mengarah ke pusat bumi yang disebut gravitasi (disimbolkan g). Percepatan inilah yang menyebabkan benda bermassa mengalami gaya berat yang arahnya ke pusat bumi.

Gaya Berat (W) = m x g

Sebuah benda dapat sobat anggap tersusun atas partikel-partikel berukuran kecil yang mempunyai berat. Resultan dari berat partikel-partikel kecil itu membentuk resultan gaya berat yang mempunyai titik tangkap. Titik tangkap dari resultan gaya tersebut disebut titik berat benda. Dengan demikian dapat didefinisikan bahwa titik berat suatu benda merupakan titik tangkap resultan semua gaya berat yang bekerja pada setiap partikel penyusun benda tersebut.

Bagaimana Menetukan Titik Berat Suatu Benda?

 

Coba sobat ngoprek perhatikakan gambar di bawah di atas. Misalkan ada sebuah benda tegar yang sobat bagi-bagi menjadi beberapa bagian-bagian yang lebih kecil. Bagian-bagian tersebut kemudian kita sebut dengan partikel. Jika kita namakan partikel tersebut partikel 1,2,3,…, n dan masing-masing memiliki berat W₁, W₂, W₃, …, Wn dan masing-masing memiliki titik tangkap gaya berat di (x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃),….,(x_n,y_n). Setiap partikel akan menghasilkan suatu momen gaya terhadap titik asal koordinat yang besarnya sama dengan perkalian gaya berat (massa x g) dikali dengan lengan momennya (x).

τ1 = W₁ . x₁
τ2 = W₂ . x₂
τ3 = W₃ . x₃
τn = W_n . x_n

Sekarang kita akan coba menentukan koordinat gaya berat (W) yang akan menghasilkan efek yang sama dengan semua pada semua partikel-partikel yang menyusunnya. Dari momen gaya total yang dihasilkan oleh W yang bekerja pada titik berat (misal x_o) dirumuskan

τo = W. xo = W₁ . x₁ +  W₂ . x₂ + W₃ . x₃ + … + W_n . x_n

karena W =  W₁+ W₂+ W₃+ … + Wn maka didapat rumus titik berat benda

 

seandainya benda dan sumbu-sumbu pembandinganya (sumbu x dan sumbu y) diputar 90 derajat maka gaya gravitasi akan berputar 90 derajat pula. Tidak ada perubahan sedikitpun pada berat total benda. Tetapi besarnya momen gaya dari tiap partikel akan berubah karena lengan momennya bukan lagi jark x dari titik pusat melainkn jarak y dari titik pusat. Jika titik berat benda pada sumbu y adalah y_o maka cara menentukan posisi y_o bisa menggunakan rumus

  

Dari kedua rumus di atas, sobat bisa perhatikan kalau dari rumus
W = m.g sehingga
W₁ = m₁.g₁, W₂ = m₂.g₂, dan seterusnya dengan demikian variable g dapat kita coret sehingga kita bisa mencari titik berat benda dari massa partikel dengan menggunakan rumus

 

Keterangan Rumus
x_o = absis (x) dari titik berat benda
y_o = ordinat (y) dari titik berat benda
m_i = massa partikel ke-i
x_i = absis titik tangkap dari partikel ke-i
y_i = ordinat titik tangkap dari partikel ke-i

Untuk memudahkan sobat mencari titik berat dari luas benda (dimensi dua) berikut tabel rumusnya.

Titik Berat Benda Homogen Berdimensi Tiga

Ada hubungan antar massa dan volume m = ρV dengan ρ adalah massa jenis benda. Dengan demikian untuk setiap partikel m1 = ρ1 . v1, m2 = ρ2 . v2, dan seterusnya, sehingga absis dari titik berat benda dapat dihitung dengan rumus

karena ρ (rho) benda sama, maka bisa dicoret, menghasilkan persamaan:

Untuk memudahkan sobat mencari titik berat dari benda ruang (dimensi tiga) berikut tabel rumusnya.

Untuk menambah pemahamanmu, jawablah pertanyaan berikut.

 

Lakukan percobaan berikut.