Artikel ini menjelaskan apa itu gaya yang dihasilkan suatu sistem gaya dan cara menghitungnya. Anda akan menemukan beberapa contoh tentang cara mencari gaya yang dihasilkan dan, sebagai tambahan, Anda akan dapat berlatih dengan latihan yang diselesaikan langkah demi langkah.
Berapakah gaya yang dihasilkan?
Gaya resultan adalah gaya yang setara dengan suatu sistem yang terdiri dari dua gaya atau lebih, sehingga seluruh sistem gaya dapat digantikan oleh gaya resultan tersebut.
Gaya yang dihasilkan dihitung dengan menjumlahkan semua gaya yang bekerja pada benda.
Demikian pula, gaya yang dihasilkan suatu sistem disebut juga gaya total atau gaya total .
Gaya resultan digunakan untuk menyederhanakan sistem gaya, karena gaya ini memungkinkan semua gaya yang diterapkan pada suatu benda digantikan oleh satu gaya.
Cara menghitung gaya resultan
Dalam fisika, untuk menghitung gaya yang dihasilkan suatu sistem gaya, Anda harus menjumlahkan semua gaya yang bekerja dalam sistem tersebut.
Namun, tidak ada rumus umum untuk mencari gaya resultan suatu sistem, tetapi untuk menjumlahkan gaya-gaya, satu metode atau lainnya harus diterapkan tergantung pada arah dan arah gaya-gaya tersebut. Di bawah ini Anda dapat melihat semua kasus yang dijelaskan langkah demi langkah.
Kekuatan dengan arah dan makna yang sama
Untuk menjumlahkan dua gaya yang searah dan arahnya sama , cukup tambahkan modul gaya-gaya tersebut. Dan arah serta arah gaya yang dihasilkan akan sama dengan kedua gaya aslinya.
Misalnya, dua gaya berikut mempunyai arah dan arah yang sama, maka untuk mencari gaya yang dihasilkan cukup dengan menjumlahkan besarnya dan menyatakan gaya yang mempunyai arah dan arah yang sama tetapi besarnya merupakan penjumlahan dari kekuatannya. .
Selanjutnya, untuk menjumlahkan dua gaya jenis ini secara grafis, cukup letakkan satu gaya di belakang gaya lainnya.
Gaya-gaya yang arahnya sama tetapi arahnya berbeda
Untuk menjumlahkan dua gaya yang arahnya sama dan arahnya berbeda, modul gaya-gaya tersebut perlu dikurangkan, dan gaya yang dihasilkan akan mempunyai arah dan arah gaya yang modulusnya paling besar.
Misalnya, dua gaya berikut mempunyai arah yang sama karena keduanya sejajar, tetapi arahnya berlawanan. Oleh karena itu, gaya yang dihasilkan dari penjumlahannya adalah gaya yang mempunyai arah dan arah gaya yang lebih besar dan modulusnya merupakan pengurangan modulus kedua gaya tersebut.
Kekuatan dengan arah dan makna yang berbeda
Untuk menjumlahkan dua gaya yang berbeda arah dan arah, maka gaya-gaya tersebut harus didekomposisi secara vektor, kemudian komponen-komponen gaya yang searah tersebut dijumlahkan.
Perhatikan contoh berikut dimana gaya yang dihasilkan dari dua gaya yang bersaing dihitung. Karena arahnya berbeda, maka dilakukan penguraian vektor terlebih dahulu, kemudian ditambahkan komponen-komponen yang berada pada sumbu yang sama:
Dengan kata lain, jika gaya-gaya mempunyai arah yang berbeda, kita menjumlahkan komponen-komponen vektornya. Ingatlah bahwa jika kita mengetahui sudut kemiringan suatu gaya, kita dapat mencari penguraian vektornya menggunakan sinus dan kosinus:
Penambahan gaya secara numerik dapat dilakukan jika gaya tersebut dapat didekomposisi menjadi vektor, jika tidak maka gaya harus dijumlahkan secara grafis . Untuk melakukan ini, kami menggunakan metode jajaran genjang (atau aturan jajaran genjang), yang terdiri dari berikut ini:
- Pertama, kita tarik garis pada ujung gaya yang satu sejajar dengan gaya yang lain.
- Kami mengulangi langkah sebelumnya dengan kekuatan lainnya.
- Gaya yang dihasilkan adalah diagonal jajar genjang dari titik asal gaya-gaya yang sama sampai ke titik potong dua garis sejajar.
Cara ini cocok untuk menjumlahkan sepasang gaya, namun jika kita ingin menjumlahkan tiga gaya atau lebih lebih baik menggunakan cara poligon yang terdiri dari:
- Tempatkan gaya satu demi satu, sehingga titik asal gaya yang satu bertepatan dengan ujung gaya yang lain. Urutan penempatan kekuatan tidak relevan.
- Resultan gaya adalah vektor yang diperoleh dengan menggabungkan titik awal gaya pertama dengan ujung gaya terakhir.
Menyelesaikan Masalah Gaya Resultan
Latihan 1
Temukan gaya yang dihasilkan dari dua gaya berikut:
Dalam hal ini kedua gaya mempunyai arah dan arah yang sama, maka untuk menjumlahkan kedua gaya tersebut harus dijumlahkan besarnya dan gaya yang dihasilkan akan mempunyai arah dan arah yang sama dengan kedua gaya tersebut:
Latihan 2
Hitunglah gaya yang dihasilkan dari tiga gaya berikut:
Ketiga gaya tersebut mempunyai arah yang sama, sehingga arah gaya yang dihasilkan untuk gaya-gaya tersebut akan sama.
Pada latihan ini, kita mempunyai dua gaya yang arah dan arahnya sama, sehingga kita dapat menjumlahkannya secara langsung. Sebaliknya, kita mempunyai gaya lain yang arahnya sama tetapi arahnya berbeda, sehingga gaya tersebut akan mengurangi intensitas gaya yang dihasilkan.
Selain itu, nilai penjumlahan gaya-gaya arah kanan lebih besar dibandingkan dengan nilai gaya arah kiri, sehingga gaya yang dihasilkan harus berarah kanan.
Latihan 3
Tambahkan dua gaya berikut secara numerik untuk menentukan gaya yang dihasilkan sistem:
- Gaya sebesar 10 N dengan kemiringan relatif terhadap sumbu mendatar sebesar 45º.
- Gaya sebesar 7 N dengan kemiringan relatif terhadap sumbu horizontal 60º.
Rumusan masalah memberi tahu kita bahwa gaya-gaya mempunyai arah yang berbeda, jadi pertama-tama kita perlu menguraikannya secara vektor menggunakan rumus sinus dan kosinus:
Dan sekarang kita tambahkan komponen gaya yang bersesuaian dengan sumbu yang sama:
Oleh karena itu, gaya yang dihasilkan adalah:
Kita juga dapat menghitung modulus gaya yang dihasilkan:
Latihan 4
Temukan secara grafis gaya yang dihasilkan dari sistem gaya berikut:
Untuk menjumlahkan semua gaya vektor pada grafik, kita perlu menerapkan metode poligon:
