cara menemukan pusat gravitasi

Cara menemukan pusat gravitasi suatu benda beruang yang simetris dengan berat jenis yang seragam adalah cara belajar efektif menemukan titik kesetimbangan.

aksiografi.com – Suatu benda dapat mencapai kesetimbangan jika letaknya pada posisi yang tepat. Posisi ini berada pada atau segaris dengan titik yang disebut pusat gravitasi. Sebuah benda akan berada dalam kesetimbangan (ekuilibrium) pada saat seluruh gaya yang bekerja terhadapnya setimbang.

Pada proyek atau percobaan ini, kita akan mengetahui cara menemukan pusat gravitasi dari suatu benda ber-ruang (bentuk geometri 3 dimensi) yang simetris (masing-masing bagiannya sama persis) dengan berat jenis (massa per volume) yang seragam maupun benda yang tidak beraturan dengan berat jenis yang tidak seragam.

Kita juga akan menemukan pusat gravitasi suatu bidang datar (suatu benda geometri yang terletak mendatar pada suatu permukaan). Kemudian, kita akan menyelidiki bagaimana tinggi pusat gravitasi suatu benda dan lebar permukaan dasar suatu benda mempengaruhi stabilitas mekanis benda tersebut (mudah untuk terjungkir balik).

Tujuan Pembelajaran

Pengujian ini bertujuan untuk menemukan pusat gravitasi dari suatu benda ber-ruang yang simetris dengan berat jenis yang seragam.

Bahan-bahan

  • 45 cm benang
  • 1 buah tongkat kayu sepanjang 90 cm bergaris tengah 1 cm
  • isolasi
  • spidol
  • meteran kayu

Cara Kerja Pusat Gravitasi

1. Ikatkan salah satu ujung benang ke tongkat.

2. Rekatkan ujung benang yang bebas pada pinggir meja dengan menggunakan isolasi. Tongkat kayu harus tergantung bebas.

3. Gerakkan (geser-geserlah) tongkat kayu melalui lingkaran ikatan benang hingga seimbang pada posisi horizontal.

4. Tandai tongkat kayu dengan spidol pada tempat setimbang tersebut.

5. Gunakan meteran kayu untuk mengukur jarak dari titik yang kamu tandai ke tiap ujung tongkat kayu.

Hasil Pusat Gravitasi

Hasil pengukuran akan menunjukkan bahwa bagian yang kamu tandai terletak di tengah-tengah tongkat kayu. Tongkat kayu mencapai kesetimbangan ketika mendapat dukungan pada bagian yang ditandai tersebut.

Mangapa?

Tempat pada suatu benda 3 dimensi, misalnya tongkat kayu, yang membuat benda tersebut bisa mencapai kesetimbangan terletak pada garis dengan sebuah titik yang disebut pusat gravitasi (titik di mana berat suatu benda berpusat). Jika benda 3 dimensi itu benar-benar simetris pada kedua sisi dari pusat gravitasi dan berat jenisnya (m/v) seragam, maka titik kesetimbangan berada di pusat geometri, sesuai dengan yang kamu temukan dalam percobaanmu. Catatlah bahwa massa adalah banyaknya zat yang terkandung oleh benda tersebut.

Gaya adalah dorongan/tarikan pada suatu benda. Gravitasi adalah gaya tarik-menarik antara benda-benda yang ada di alam semesta. Berat adalah ukuran gaya gravitasi, yang di Bumi adalah besarnya gaya suatu benda yang tertarik oleh gravitasi Bumi mendekati Bumi. Tongkat kayu pada percobaan ini tersusun oleh banyak partikel, tiap-tiap partikel memiliki berat.

Gambar di bawah ini menunjukkan sejumlah vektor (besaran yang mempunyai arah seperti dengan gambar panah) berat. Letak benang tergambar dengan panah besar F. Benang menopang tongkat kayu dengan suatu gaya yang sama dengan jumlah berat seluruh partikel-partikel.

Selain itu, setiap partikel mengeluarkan efek putar atau gaya putar (torsi) dikarenakan berat dan letaknya. Gaya putar (torsi) merupakan suatu gaya dan memiliki jarak yang tegak lurus dari suatu titik yang menyebabkan rotasi (putaran). Rotasi adalah gerak perputaran suatu benda terhadap sumbunya (garis khayal yang melalui pusat benda dan benda berputar mengelilinginya). Oleh karena tongkat kayu mendapat dukungan pada 1 titik, maka gaya putar (torsi) partikel-partikel pada satu sisi tongkat memutar tongkat kayu tersebut searah jarum jam.

Sedangkan gaya putar partikel-partikel pada sisi yang lain memutar tongkat kayu dengan arah yang berlawanan dengan arah jarum jam. Tongkat kayu setimbang ketika benang berada pada suatu titik di mana hasil penjumlahan gaya putar (torsi) searah jarum jam sama dengan hasil penjumlahan gaya putar (torsi) dengan arah sebaliknya. Benang berada di atas pusat gravitasi. Ketika suatu benda mendapat dukungan suatu gaya, maka gaya tersebut akan melewati pusat gravitasi benda tersebut.

Cobalah Pondekatan Baru

Setelah melakukan pengujian cara menemukan pusat gravitasi suatu benda beruang yang simetris, maka kita lanjutkan dengan pendekatan baru, sebagai berikut:

a. Di manakah letak pusat gravitasi suatu benda yang tidak simetris yang memiliki berat jenis yang tidak seragam? Ulangi percobaanmu dengan mengubah berat, misalnya dengan menempatkan beban sebesar buah kenari dari tanah liat pada salah satu ujung tongkat kayu. Di manakah letak pusat gravitasinya setelah penambahan beban tersebut ?

b. Ulangi percobaanmu dengan mengikatkan beban di tempat yang berbeda di sepanjang tongkat kayu.

Petunjuk Lomba dan Pameran Sains

Buatlah diagram yang bisa menunjukkan setiap percobaanmu seperti Gambar di atas.