▷ Berat (fisika): definisi, rumus, latihan yang diselesaikan,...

Artikel ini menjelaskan pengertian berat dalam fisika. Di sana Anda akan menemukan pengertian berat, cara menghitung berat suatu benda, dan apa perbedaan antara berat dan massa. Terakhir, Anda bisa berlatih dengan latihan binaraga langkah demi langkah.

Apa yang dimaksud dengan berat dalam fisika?

Dalam fisika, berat suatu benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. Secara umum, konsep berat mengacu pada gaya gravitasi yang diberikan Bumi pada suatu benda tertentu, namun bisa juga merujuk pada gaya gravitasi planet lain.

Jadi, karena berat adalah gaya, maka berat adalah vektor dengan modulus, arah, arah, dan titik penerapan. Di bawah ini kita akan melihat cara mencari nilai berat, tetapi arahnya akan selalu vertikal, arahnya ke bawah dan titik penerapannya akan sesuai dengan pusat gravitasi benda.

Seperti yang Anda lihat, dalam fisika kita harus membedakan antara berat dan massa , karena pengertian kedua istilah ini disalahgunakan dalam kehidupan sehari-hari. Di bawah ini telah Anda jelaskan secara detail perbedaan berat dan massa suatu benda.

Lambang berat dalam fisika adalah huruf P, sehingga tanda panah yang melambangkan gaya berat suatu benda ditandai dengan meletakkan huruf P di sebelahnya.

Karena merupakan gaya, maka satuan berat adalah newton dan dinyatakan dengan huruf N. Misalnya, berat seseorang dengan berat 50 kg kira-kira 490 N.

Cara menghitung berat badan dalam fisika

Dalam fisika, rumus berat suatu benda sama dengan massa benda tersebut dikalikan dengan gravitasi bintang yang memberikan gaya gravitasi. Oleh karena itu, untuk menghitung gaya berat yang digunakan suatu planet untuk menarik suatu benda, massa benda tersebut harus dikalikan dengan gravitasi planet tersebut.

Jadi, rumus yang digunakan untuk menghitung berat suatu benda adalah:

Perlu diingat bahwa gravitasi bumi adalah 9,81 m/ ^s2 .

Lihat demonstrasi rumus berat badan

Untuk mendemonstrasikan rumus gaya berat, kita akan mulai dari ekspresi aljabar yang memungkinkan kita menghitung gaya gravitasi yang dilakukan oleh suatu benda pada benda lain:

$F=G\cdot \cfrac{M\cdot m}{r^2}$

Namun rumus gravitasi tepatnya adalah konstanta gravitasi universal (G) dikalikan massa benda langit (M) dibagi kuadrat jarak antara pusat benda langit dan permukaannya (r ² ):

$g=\cfrac{G\cdot M}{r^2}$

Jadi, dengan mengganti satu ekspresi dengan ekspresi lainnya, kita sampai pada rumus bobot:

$F=G\cdot \cfrac{M\cdot m}{r^2}$

$F=\cfrac{G\cdot M}{r^2}\cdot m$

$F=g\cdot m$

Perbedaan antara berat dan massa

Berat dan massa adalah dua konsep berbeda dalam fisika. Massa adalah jumlah materi yang dimiliki suatu benda dan diukur dalam kilogram (kg), sedangkan berat adalah gaya gravitasi yang diberikan bintang pada suatu benda dan satuan ukurannya adalah newton (N).

Misalnya, seseorang dengan berat 70 kg memiliki berat di Bumi sebesar 686,7 N. Namun, berat orang yang sama di Bulan adalah 113,4 N meskipun massanya tetap sama.

Oleh karena itu, ketika kita bertanya “Berapa berat badanmu?” » Untuk mengetahui massa seseorang, kita harus bertanya “Berapa massamu?” »

Perbedaan lain antara berat dan massa adalah instrumen yang diperlukan untuk mengukur properti. Berat diukur dengan menggunakan dinamometer, sedangkan massa diukur dengan timbangan.

Selain itu, massa adalah bilangan sederhana, tetapi berat adalah vektor karena merupakan gaya. Jadi, seperti vektor lainnya, berat mempunyai arah, arti, besaran, dan titik penerapan.

Latihan Beban Terpecahkan

Latihan 1

Hitunglah berat benda di bumi yang massanya 45 kg. Gunakan nilai g=9,81 m/s ² sebagai gravitasi bumi.

lihat solusinya

Untuk menentukan berat suatu benda, cukup terapkan rumus yang sesuai, yaitu:

$P=m\cdot g$

Sekarang kita substitusikan data massa benda dan gravitasi bumi ke dalam rumus dan hitung beratnya:

$P=45\cdot 9,81=441,45 \N$

Latihan 2

Berat suatu benda di Bumi adalah 650 N, berapakah massa setara dengan berat tersebut di Mars? Fakta: Gravitasi di Mars adalah 3721 m/s ² .

lihat solusinya

Untuk menyelesaikan soal fisika mengenai berat ini, kita harus menggunakan rumus yang dijelaskan di atas:

$P=m\cdot g$

Dalam hal ini kita mengetahui nilai berat dan gravitasi dan ingin mengetahui massa suatu benda, maka kita selesaikan dulu massanya dengan rumus:

$m=\cfrac{P}{g}$

Dan terakhir, kami mengganti data tersebut ke dalam rumus untuk mencari massa benda seberat 650 N di Mars:

$m=\cfrac{650}{3.721}=174,68 \ kg$

Latihan 3

Diketahui sebuah benda tegar bermassa 12 kg yang digantung pada dua tali yang sudutnya ditunjukkan pada gambar berikut, hitunglah gaya yang harus dilakukan setiap tali agar benda tetap seimbang.

lihat solusinya

Hal pertama yang perlu kita lakukan untuk menyelesaikan masalah jenis ini adalah menggambar diagram benda bebas dari gambar tersebut:

menyelesaikan pelaksanaan kondisi keseimbangan pertama

Perhatikan bahwa sebenarnya hanya ada tiga gaya yang bekerja pada benda yang digantung, yaitu gaya beban P dan tegangan tali T ₁ dan T ₂ . Gaya-gaya yang diwakili T _1x , T _1y , T _2x dan T _2y masing-masing merupakan komponen vektor dari T ₁ dan T ₂ .

Jadi, karena kita mengetahui sudut kemiringan tali, kita dapat menemukan ekspresi komponen vektor gaya tarik:

$T_{1x}=T_1\cdot \text{cos}(20º)$

$T_{1y}=T_1\cdot \text{sin}(20º)$

$T_{2x}=T_2\cdot \text{cos}(55º)$

$T_{2y}=T_2\cdot \text{sin}(55º)$

Di sisi lain, kita dapat menghitung gaya berat dengan menerapkan rumus gaya gravitasi:

$P=m\cdot g=12\cdot 9,81 =117,72 \ N$

Rumusan masalah menyatakan bahwa benda berada dalam keadaan setimbang, sehingga jumlah gaya vertikal dan jumlah gaya horizontal harus sama dengan nol. Jadi kita dapat menetapkan persamaan gaya dan menetapkannya sama dengan nol:

$-T_{1x}+T_{2x}=0$

$T_{1y}+T_{2y}-P=0$

Kita sekarang mengganti komponen ketegangan dengan ekspresi yang ditemukan sebelumnya:

$-T_1\cdot\text{cos}(20º)+T_2\cdot \text{cos}(55º)=0$

$T_1\cdot \text{sin}(20º)+T_2\cdot \text{sin}(55º)-117.72=0$

Dan terakhir, kita selesaikan sistem persamaan untuk mendapatkan nilai gaya T ₁ dan T ₂ :

$\left.\begin{array}{l}-T_1\cdot 0,94+T_2\cdot 0,57=0\\[2ex]T_1\cdot 0,34+T_2\cdot 0,82-117 .72=0\end{array }\right\} \longrightarrow \ \begin{array}{c}T_1=69,56 \ N\\[2ex]T_2=114,74 \ N\end{array}[/ latex] <div class="wp-block-otfm-box-spoiler-end otfm-sp_end"></div> <h3 class="wp-block-heading"> Exercice 4</h3> <p> Comme le montre la figure suivante, deux objets sont reliés par une corde et une poulie de masses négligeables. Si l’objet 2 a une masse de 7 kg et que l’inclinaison de la rampe est de 50º, calculez la masse de l’objet 1 pour que l’ensemble du système soit dans des conditions d’équilibre. Dans ce cas, la force de frottement peut être négligée. </p> <div class="wp-block-image"> <figure class="aligncenter size-full is-resized"><img decoding="async" loading="lazy" src="https://physigeek.com/wp-content/uploads/2023/09/probleme-dequilibre-des-forces.png" alt="problème d'équilibre translationnel" class="wp-image-295" width="299" height="240" srcset="https://physigeek.com/wp-content/uploads/2023/09/probleme-dequilibre-des-forces-300x241.png 300w, https://physigeek.com/wp-content/uploads/2023/09/probleme-dequilibre-des-forces.png 718w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px"></figure> </div> <div class="wp-block-otfm-box-spoiler-start otfm-sp__wrapper otfm-sp__box js-otfm-sp-box__closed otfm-sp__FFF8E1" role="button" tabindex="0" aria-expanded="false" data-otfm-spc="#FFF8E1" style="text-align:center"> <div class="otfm-sp__title"> <strong>Voir la solution</strong></div> </div> <p> Le corps 1 est sur une pente inclinée, donc la première chose à faire est de vectoriser la force de son poids pour avoir les forces sur les axes de la pente : [latex]P_{1x}=P_1\cdot \text{sin}(\alpha)” title=”Rendered by QuickLaTeX.com” height=”340″ width=”2918″ style=”vertical-align: 0px;”></p> </p> <p class=$

$P_{1y}=P_1\cdot \text{cos}(\alpha)$

Jadi, himpunan gaya yang bekerja pada keseluruhan sistem adalah:

latihan keseimbangan translasi terselesaikan

Rumusan masalah menyatakan bahwa sistem gaya-gaya berada dalam keadaan setimbang, sehingga kedua benda harus berada dalam keadaan setimbang. Dari informasi ini kita dapat mengajukan persamaan kesetimbangan kedua benda:

$1\ \rightarrow \ \begin{cases}P_{1x}=T\\[2ex]P_{1y}=N\end{cases} \qquad\qquad 2 \ \rightarrow \ T=P_2[/latex ] Ainsi, la composante du poids de l'objet 1 incliné dans le sens de la pente doit être égale au poids de l'objet 2 : [latex]P_{1x}=P_2$