Pengaruh Perubahan Beban pada Posisi Seimbang Tuas

Dalam fisika, tuas adalah salah satu contoh aplikasi dari hukum kekekalan energi. Tuas digunakan untuk mengalihkan atau mengubah arah gaya yang diterapkan pada suatu benda. Salah satu konsep penting dalam penggunaan tuas adalah posisi seimbang, di mana tuas berada dalam keadaan stabil dan tidak bergerak. Dalam artikel ini, kita akan membahas pengaruh perubahan beban pada posisi seimbang tuas. Pada gambar di bawah ini, terdapat sebuah tuas dengan titik tumpu di tengahnya. Beban awal ditempatkan pada jarak tertentu dari titik tumpu. Kemudian, beban tersebut digeser 10 cm mendekati titik tumpu. Pertanyaannya adalah, agar tuas berada pada posisi seimbang, kuasa yang diberikan harus diubah sebesar berapa? Dalam situasi ini, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan momen. Momen adalah hasil perkalian gaya dengan jaraknya dari titik tumpu. Dalam posisi seimbang, momen yang dihasilkan oleh beban awal harus sama dengan momen yang dihasilkan oleh beban setelah digeser. Mari kita sebut beban awal sebagai \( F_1 \) dan beban setelah digeser sebagai \( F_2 \). Jarak beban awal dari titik tumpu adalah \( d_1 \) dan jarak beban setelah digeser adalah \( d_2 \). Dengan menggunakan prinsip kekekalan momen, kita dapat menulis persamaan berikut: \[ F_1 \times d_1 = F_2 \times d_2 \] Sekarang, kita dapat menggantikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam persamaan ini. Jarak beban awal adalah \( d_1 \), jarak beban setelah digeser adalah \( d_2 = d_1 - 10 \) cm. Kita ingin mencari perubahan kuasa, jadi kita dapat menyebut perubahan kuasa sebagai \( \Delta F \). Dengan menggantikan nilai-nilai ini ke dalam persamaan, kita dapat menyelesaikannya: \[ F_1 \times d_1 = (F_1 + \Delta F) \times (d_1 - 10) \] Kita dapat menyederhanakan persamaan ini dengan mengalikannya dan mengelompokkan suku-suku yang serupa: \[ F_1 \times d_1 = F_1 \times d_1 - 10F_1 + \Delta F \times d_1 - 10\Delta F \] Kita dapat membatalkan suku-suku yang sama di kedua sisi persamaan: \[ 0 = -10F_1 + \Delta F \times d_1 - 10\Delta F \] Kita ingin mencari nilai \( \Delta F \), jadi kita dapat mengisolasi variabel ini: \[ 10\Delta F = -10F_1 \] \[ \Delta F = -F_1 \] Dari persamaan ini, kita dapat melihat bahwa perubahan kuasa yang diberikan harus sama dengan kekuatan awal yang diberikan pada beban. Jadi, jika beban awal adalah \( 54 \) N, maka perubahan kuasa yang diberikan harus \( -54 \) N. Dalam konteks ini, perubahan kuasa negatif berarti bahwa kita harus mengurangi kuasa yang diberikan pada beban. Jadi, jawaban yang benar adalah pilihan b: dikurang \( 64 \) N. Dalam kesimpulan, perubahan beban pada posisi seimbang tuas dapat mempengaruhi kuasa yang harus diberikan pada beban. Dalam kasus ini, perubahan beban sebesar \( 10 \) cm mendekati titik tumpu mengharuskan kita mengurangi kuasa yang diberikan pada beban sebesar \( 64 \) N agar tuas tetap dalam posisi seimbang.