1. Enam soal membahas tentang keseimbangan benda dan gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut, termasuk gaya tegangan tali dan gaya yang bekerja pada penopang. Diagram gaya-gaya digunakan untuk menentukan besaran gaya-gaya tersebut berdasarkan prinsip-prinsip keseimbangan.

1. 1. Kotak lampu digantung pada sebuah pohon dengan menggunakan tali, batang kayu dan
engsel seperti terlihat pada gambar berikut ini:
Jika :
AC = 4 m
BC = 1 m
Massa batang AC = 50 kg
Massa kotak lampu = 20 kg
Percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2
Tentukan besarnya tegangan tali yang menghubungkan batang kayu dengan pohon!
Pembahasan
Penguraian gaya-gaya dengan mengabaikan gaya-gaya di titik A (karena akan dijadikan
poros) :
Syarat seimbang Σ τA = 0
2. Seorang anak memanjat tali dan berhenti pada posisi seperti diperlihatkan gambar berikut!

2. Tentukan besar tegangan-tegangan tali yang menahan anak tersebut jika massa anak
adalah 50 kg!
Pembahasan
Penguraian gaya-gaya dari peristiwa di atas seperti berikut:
Syarat seimbang Σ Fx = 0, Σ Fy = 0
(Persamaan 1)
(Persamaan 2)
Dari persamaan 2 dan 1 didapatkan :

3. 3. Seorang anak bermassa 50 kg berdiri diatas tong 50 kg diatas sebuah papan kayu
bermassa 200 kg yang bertumpu pada tonggak A dan C.
Jika jarak anak dari titik A adalah 1 meter dan panjang papan kayu AC adalah 4 m, tentukan
:
a) Gaya yang dialami tonggak A
b) Gaya yang dialami tonggak C
Pembahasan
Berikut ilustrasi gambar penguraian gaya-gaya dari soal di atas :
WB = W anak + W tong = 1000 N
a) Mencari gaya yang dialami tonggak A, titik C jadikan poros

4. b) Mencari gaya yang dialami tonggak C, titik A jadikan poros
4. Seorang anak bermassa 100 kg berada diatas jembatan papan kayu bermassa 100
kg yang diletakkan di atas dua tonggak A dan C tanpa dipaku. Sebuah tong berisi air
bermassa total 50 kg diletakkan di titik B.
Jika jarak AB = 2 m, BC = 3 m dan AD = 8 m, berapa jarak terjauh anak dapat
melangkah dari titik C agar papan kayu tidak terbalik?
Pembahasan
Ilustrasi gaya-gaya :
Titik C jadikan poros, saat papan tepat akan terbalik NA = 0

5. 5. Sebuah tangga seberat 500 N di letakkan pada dinding selasar sebuah hotel seperti gambar
di bawah ini!
Jika dinding selasar licin, lantai diujung lain tangga kasar dan tangga tepat akan tergelincir,
tentukan koefisien gesekan antara lantai dan tangga!
Pembahasan
Cara pertama :
μ = 1/[2tan θ] = 1/[2(8/6)] = 6/ [2(8)] = 3/8
Cara kedua :
Ilustrasi gaya- gaya pada soal di atas dan jarak-jarak yang diperlukan :

6. Urutan yang paling mudah jika dimulai dengan ΣFY kemudian ΣτB terakhir ΣFX. (Catatan :
ΣτA tak perlu diikutkan!)
Jumlah gaya pada sumbu Y (garis vertikal) harus nol :
Jumlah torsi di B juga harus nol :
Jumlah gaya sumbu X (garis horizontal) juga nol :
6. Sebuah benda bermassa 10 kg digantungkan pada seutas tali (lihat gambar di bawah).
Tentukan tegangan tali…. (g = 10 m/s2)
Penyelesaian :
menggambarkan diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda

7. Syarat sebuah benda berada dalam keadaan seimbang (untuk arah vertikal / sumbu y) :
Gaya tegangan tali = 100 N.
Dua benda, sebut saja benda A (10 kg) dan benda B (20 kg), diletakkan di atas papan kayu
(lihat gambar di bawah). Panjang papan = 10 meter. Jika benda B diletakkan 2 meter dari titik
tumpuh, pada jarak berapakah dari titik tumpuh benda A harus diletakkan, sehingga papan
berada dalam keadaan seimbang ? (g = 10 m/s2)
Penyelesaian :
menggambarkan diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda
Torsi 1 = Torsi yang dihasilkan oleh gaya berat benda B (torsi bernilai positif)

8. Torsi 2 = Torsi yang dihasilkan oleh gaya berat benda A (torsi bernilai negatif)
Papan berada dalam keadaan seimbang jika torsi total = 0.
Agar papan berada dalam keadaan seimbang, benda A harus diletakkan 4 meter dari titik
tumpuh.
7. Sebuah kotak bermassa 100 kg diletakkan di atas sebuah balok kayu yang disanggah oleh 2
penopang (lihat gambar di bawah). Massa balok = 20 kg dan panjang balok = 20 meter. Jika
kotak diletakkan 5 meter dari penopang kiri, tentukkan gaya yang bekerja pada setiap
penopang tersebut.
Penyelesaian :
menggambarkan diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda

9. Torsi yang dihasilkan oleh F1. Arah F1 ke atas sehingga arah rotasi searah dengan putaran
jarum jam. Karenanya torsi bernilai negatif
Torsi Total :
Benda berada dalam keadaan seimbang, jika torsi total = 0 (syarat 2 keseimbangan benda
tegar).

10. Besarnya gaya yang bekerja pada penopang sebelah kiri = 850 kg m/s2 = 850 N
Karena gaya2 di atas hanya bekerja pada arah vertikal (sumbu y), maka kita modif
persamaan ini menjadi :
Ternyata besarnya gaya yang bekerja pada penopang sebelah kanan = 350 kg m/s2 = 350 N
8. Sebuah papan iklan yang massanya 50 kg digantung pada ujung sebuah batang besi yang
panjangnya 5 meter dan massanya 10 kg (amati gambar di bawah). Sebuah tali dikaitkan
antara ujung batang besi dan ujung penopang. Tentukan gaya tegangan tali dan gaya yang
dikerjakan oleh penopang pada batang besi…..

11. Penyelesaian :
menggambarkan diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda

12. Gaya tegangan tali untuk komponen x (Tx) = 783 kg m/s2 = 783 N

13. 9. Sebuah benda digantungkan pada kedua tali seperti tampak pada gambar di bawah. Jika
massa benda = 10 kg, tentukan gaya tegangan kedua tali yang menahan benda tersebut….
(g = 10 m/s2)
penyelesaian :
Langkah 1 : menggambarkan diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda
Keterangan gambar :

14. w = gaya berat benda = mg = (10 kg)(10 m/s2) = 100 kg m/s2
T1 = gaya tegangan tali (1)
T1x = gaya tegangan tali (1) pada sumbu x = T1 cos 45o = 0,7 T1
T1y = gaya tegangan tali (1) pada sumbu y = T1 sin 45o = 0,7 T1
T2 = gaya tegangan tali (2)
T2x = gaya tegangan tali (2) pada sumbu x = T2 cos 45o = 0,7 T2
T2y = gaya tegangan tali (2) pada sumbu y = T2 sin 45o = 0,7 T2
Langkah 2 : menumbangkan soal
Sebuah benda berada dalam keadaan seimbang, jika gaya total yang bekerja pada benda =
0 (syarat 1). Terlebih dahulu kita tinjau komponen gaya yang bekerja pada arah vertikal
(sumbu y) :