Equilibrium (Kesetimbangan)
Kata sistem digunakan untuk menunjukkan bagian atau komponen yang terisolasi dari mesin atau struktur yang ingin kita pelajari. Sebuah sistem pada definisi ini; dapat terdiri dari partikel, beberapa partikel, bagian dari benda tegar, seluruh benda tegar, atau bahkan beberapa benda tegar.Jika kita mengasumsikan bahwa sistem yang akan dipelajari tidak bergerak atau memiliki kecepatan konstan, maka sistem tersebut memiliki akselerasi nol. Dalam kondisi ini sistem dikatakan berada dalam kesetimbangan. Ungkapan kesetimbangan statis juga digunakan untuk menggambarkan bahwa sistem sedang diam. Kesetimbangan berarti gaya dan momen yang bekerja pada sistem tersebut seimbang sehingga dapat ditulis dengan rumus:
Di mana jumlah semua gaya (F) dan jumlah semua momen (M) yang bekerja pada sistem dalam kesetimbangan adalah nol.
Free-Body Diagram (Diagram Benda Bebas)
Kita dapat menyederhanakan analisis struktur atau mesin yang sangat kompleks dengan cara memisahkan setiap elemen dan menganalisisnya dengan menggunakan diagram benda bebas. Informasi yang diperoleh dari hasil analisis tersebut dapat dikumpulkan untuk menghasilkan informasi seluruh sistem. Dengan demikian, diagram benda bebas pada dasarnya adalah sarana untuk memecahkan masalah yang rumit ke dalam segmen yang dapat dikelola, menganalisis masalah yang disederhanakan ini, dan kemudian menyatukan informasi kembali. |
| Gambar 1. Contoh Free-Body Diagram. (Sumber: Budynas dan Nisbett, 2006, Shigley’s Mechanical Engineering Design, edisi 8.) |
Tujuan diagram benda bebas untuk analisis gaya antara lain sebagai berikut:
- Diagram menetapkan arah sumbu referensi.
- Diagram menyediakan tempat untuk menulis dimensi, besaran, serta arah gaya yang diketahui.
- Diagram membantu dalam mengasumsikan arah gaya yang tidak diketahui.
- Diagram menyederhanakan pemikiran anda.
- Diagram sebagai sarana untuk menyampaikan pikiran anda dengan jelas kepada orang lain.
- Diagram membantu dalam memahami semua aspek masalah.
- Diagram membantu dalam perencanaan dan mengatur hubungan matematika.
- Diagram membantu dalam mencatat kemajuan penyelesaian dan menggambarkan metode yang digunakan.
- Diagram membantu dalam menunjukkan semua gaya.
Referensi
Budynas dan Nisbett, 2006, Shigley’s Mechanical Engineering Design, edisi 8.