6. Agar sistem berada dalam keadaan setimbang, massa beban m pada bagian kanan harus sebesar (g = 9,8 m/s2) .... 20 cm 40 cm 11 2 km a. 2 kg C. 10 kg d. 12 kg b. 4 kg 

Pernahkah kamu bermain jungkat-jungkit? Jungkat-jungkit merupakan contoh pesawat sederhana jenis tuas atau pengungkit yang mana ditandai dengan adanya satu titik di tengah-tengah yang menjadi tumpuan. Nah coba amati gambar pada soal. Pada gambar tersebut juga terdapat satu titik tumpuan kemudian di ujung-ujungnya diberi beban. Artinya prinsip kerja alat pada gambar tersebut sama dengan pengungkit. Sehingga kita gunakan konsep pengungkit untuk menjawab soal ini ya. 

Identifikasi Konsep

Tuas atau pengungkit adalah batang yang dapat berputar terhadap titik tetap. Titik tetap pada tuas disebut dengan tumpuan, dan bagian tuas yang dikenai gaya kuasa disebut titik kuasa, sedangkan bagian yang dikenai gaya beban adalah titik beban. Panjang lengan kuasa dan lengan beban diukur dari tumpuan. Sehingga bagian dan bentuk pengungkit dapat dilihat pada gambar di bawah ya.
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-79/ChapId-654/LessonId-1577/ModuleId-2/QuestionCode-21G0CIF9WA1/pengungkit.png" />
dengan
\(F\) = gaya kuasa (N)
\(w\) = gaya beban (N)
\(L_B\) = lengan beban (m)
\(L_K\) = lengan kuasa (m)

Pada sistem yang setimbang, maka berlaku persamaan:

\(F\times L_K=w\times L_B\) 

Jika disesuaikan dengan soal tersebut, maka persamaannya menjadi

\(w_1\times L_{w_1}=w_2\times L_{w_2}\) 

dengan:
\(w_1\) = berat beban 1
\(w_2\) = berat beban 2
\(L_{w_1}\) = panjang lengan beban 1
\(L_{w_2}\) = panjang lengan beban 2

Maka kita dapat menggunakan persamaan ini untuk menjawab soal. Kita analisis terlebih dahulu yang diketahui.

Pada soal diketahui:
massa beban 1 \(m_1\) = 2 kg
panjang lengan beban 1 \(L_{w_1}\) = 40 cm = 0,4 m
panjang lengan beban 2 \(L_{w_2}\) = 20 cm = 0,2 m
pecepatan gravitasi \(g\) = 9,8 m/\(s^2\)
Yang ditanyakan adalah massa benda 2 \(m\) jika keadaan sistem setimbang. 

Kita hitung berat beban 1 terlebih dahulu. Ingat beban berbeda dengan massa ya. Beban adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda. Berat benda dapat dirumuskan sebagai:

\(w=mg\)

maka

\(w_1=m_1g\)
\(w_1=2(9,8)\)
\(w_1=19,6\) N

Selanjutnya kita masukkan nilai \(w_1\) ke persamaan kesetimbangan pada pengungkit

\(w_1\times L_{w_1}=w_2\times L_{w_2}\) 
\(19,6\times 0,4=w_2\times 0,2\) 
\(7,84=w_2\times 0,2\)
\(w_2=\frac{7,84}{0,2}\)
\(w_2=39,2\) N

Diperoleh berat beban 2 adalah 39,2 N, maka massanya adalah
\(w_2=mg\)
\(39,2=m(9,8)\)
\(m=\frac{39,2}{9,8}\)
\(m=4\) kg

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi agar sistem setimbang massa beban \(m\) pada bagian kanan adalah sebesar 4 kg. Jawabannya yang B. 