Saldo melakukan persis seperti namanya: itu menyeimbangkan dua item. Dengan menggunakan satu, Anda dapat menentukan massa suatu benda.
Mari kita telusuri cara membuat timbangan atau timbangan do-it-yourself (DIY), dan lihat bagaimana prinsip fisika di baliknya.
Cara Membuat Model Keseimbangan Balok untuk Proyek Sekolah
Anda akan membutuhkan yang berikut ini untuk membuat skala keseimbangan massa buatan sendiri:
- Balok kokoh, yang dapat dipilih berdasarkan berat yang akan Anda timbang. Jika Anda akan menimbang benda yang sangat berat, Anda mungkin memerlukan sepotong kayu untuk membuat timbangan timbangan raksasa. Kemungkinan besar, Anda ingin membuat timbangan kecil yang dapat digunakan untuk menimbang benda-benda kecil seperti klip kertas atau koin. Untuk timbangan kecil, Anda bisa menggunakan stik es krim sebagai baloknya.
- Sebuah tumpuan, yang akan menopang balok pada satu titik di tengah (atau sangat dekat dengan satu titik). Untuk skala es loli kecil, menggunakan irisan karet, seperti penghapus tipis, bisa bekerja.
- Benda kecil yang diketahui beratnya bertindak sebagai alat untuk mengukur massa benda yang tidak diketahui.
Untuk memahami tujuan dari benda-benda kecil yang beratnya diketahui, kita perlu mengetahui bagaimana keseimbangan atau timbangan bekerja.
Bagaimana Beam Balance Bekerja?
Prinsip fisik di balik keseimbangan balok adalah torsi. Sebuah gaya yang diterapkan pada balok pada jarak tertentu dari titik tumpu (yang disebut lengan tuas), atau titik di mana ia seimbang, menghasilkan torsi. Torsi menimbulkan gerakan rotasi jika torsi tidak seimbang.
Keseimbangan balok menggunakan prinsip ini untuk mengukur massa atau berat.
Rumus untuk torsi,, adalah
\tau = F\kali r
dimanaFadalah gaya yang diberikan oleh benda, danradalah lengan tuas. Perhatikan bahwa operasi tersebut adalah perkalian silang, yang merupakan operasi vektor, dan bukan perkalian. Perkalian silang hanya akan menjadi bukan nol jika beberapa komponen gaya tegak lurus terhadap lengan tuas.
Jelas bahwa untuk keseimbangan balok, lengan tuas dapat direpresentasikan sebagai vektor yang dimulai pada titik tumpu dan mengarah ke ujung balok. Vektor gaya dimulai pada titik di mana massa berada, dan sejajar dengan arah gravitasi.
Untuk memeriksa apakah persamaan ini masuk akal, pikirkan untuk membuka pintu. Untuk membuka pintu Anda harus menarik tegak lurus ke pintu. Jika Anda menghadap ke tepi pintu dan mendorong atau menarik, Anda tidak akan membuka pintu. Persamaan untuk torsi menggambarkan dengan tepat fenomena fisik itu.
Untuk masalah dua dimensi, rumusnya menjadi
\tau=Fr\sin{\theta}
dalam hal ini perkalian silang telah dilakukan, dan sinus sudut antara arah gaya dan lengan tuas adalah. Saat sudut antara gaya dan lengan tuas mendekati 0, torsi juga menjadi 0, yang masuk akal.
Kembali ke Timbangan atau Saldo DIY
Untuk menggunakan neraca untuk menentukan massa suatu benda, benda yang massanya tidak diketahui harus ditempatkan pada salah satu ujung neraca. Ini akan menginduksi torsi dan keseimbangan akan berputar di sekitar titik tumpu dan beristirahat di tanah sampai torsi seimbang. Jadi bagaimana kita bisa menyeimbangkan torsi?
Di sinilah benda-benda yang massanya diketahui dibutuhkan.
Kita dapat perlahan-lahan menambahkan benda-benda yang massanya diketahui ke ujung yang berlawanan dan mulai menentukan gaya yang sesuai. Ketika balok seimbang, dan kedua ujung berada pada ketinggian yang sama dari tanah, gaya pada kedua ujung balok seimbang.
Ketika ini terjadi, Anda dapat menjumlahkan total massa yang diperlukan untuk menyeimbangkan balok, yang menentukan massa objek yang tidak diketahui.
Ingat, lengan tuas di kedua sisi balok harus sama persis. Jika tidak, gaya yang diperlukan untuk menyeimbangkan torsi tidak akan sama persis, dan akan ada perhitungan tambahan yang diperlukan untuk menentukan massa yang tidak diketahui.