Materi dan Contoh Soal Momen Gaya (Torsi) dan Momen Inersia - Konsep Fisika SMA

Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar - Bagian 1

Fisika diterapkan dalam bidang arsitektur. Salah satunya pada jembatan. Dalam pembuatannya diperlukan konsep kesetimbangan sehingga tercipta jembatan yang kukuh. Pada dasarnya, jembatan yang kukuh harus mampu menopang beratnya sendiri dan berat kendaraan yang berlalu lintas di atasnya. Selain itu, dalam pembuatan jembatan diperlukan penentuan titik berat yang tepat. Apa saja yang mempengaruhi titik berat suatu benda? Bagaimana cara menentukan titik berat? Nah, semuanya akan kita pelajari di Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar. Pada pertemuan yang pertama dari BAB Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar ini kita akan membahas terlebih dahulu materi Momen Gaya (Torsi) & Momen Inersia.

Sebelum mempelajari lebih jauh mengenai dinamika rotasi silahkan kalian lakukan percobaan sederhana berikut:

Momen Gaya pada Engsel dan Kunci Pemutar Sekrup

Perhatikan gambar dua kegiatan berikut!

Kegiatan (1)

Kegiatan (2)

Silahkan melakukan percobaan sederhana dari gambar kegiatan (1) dan kegiatan (2). Apa yang anda rasakan ketika mendorong pintu dan membuka sekrup menggunakan kunci? Ulangi kegiatan tersebut dengan memegang bagian pintu dan kunci posisi tengah. Apa yang anda rasakan? Apakah ada perbedaan gaya yang anda perlukan dalam mendorongnya? Silahkan anda analisa hal tersebut. Tulislah hasilnya di kertas tugas kalian, lalu presentasikan hasilnya di kelas. 

Momen Gaya (Torsi)

Setelah kalian melakukan kegiatan percobaan sederhana di atas, kalian telah memahami salah satu aplikasi momen gaya (torsi) melalui tugas percobaan sederhana tersebut.

Torsi merupakan besaran yang menyebabkan benda berputar atau bergerak rotasi. Torsi sebanding dengan panjang lengan gaya. Sementara itu, panjang lengan gaya berbanding terbalik dengan dengan gaya. Salah satu aplikasi torsi dalam kehidupan sehari-hari yaitu penggunaan kunci pemutar baut. Perhatikan gambar!

Berdasarkan gambar tersebut besar torsi atau momen gaya kunci yang bekerja pada baut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan Momen Gaya (Torsi):

Torsi atau momen gaya merupakan besaran vektor, sehingga torsi memiliki nilai dan arah. Putaran pada torsi searah jarum jam atau berlawan arah jarum jam. Perjanjian putaran torsi untuk memudahkannya, yaitu torsi bernilai positif jika gaya yang dikenakan pada benda akan menyebabkan benda berputar searah jarum jam. Sebaliknya, torsi bernilai negatif jika gaya yang dikenakan pada benda akan menyebabkan benda berputar berlawanan arah jarum jam.

Momen Inersia

Pernahkah kalian melihat katrol? Katrol yang berputar merupakan penerapan dari momen inersia. Momen inersia pada sebuah benda akan dipengaruhi oleh massa benda (m) dan jari-jari lintasan (r). Perhatikan gambar berikut!

Partikel bermassa bergerak melingkar terhadap sumbu putar

Gambar tersebut menjelaskan partikel bermassa (m) yang berotasi dengan jari-jari lintasan (r). Besar momen inersia partikel tersebut yaitu:

Apabila terdapat banyak partikel yang memiliki massa dan jari-jari terhadap sumbu partikel, besar momen inersianya dapat dituliskan dalam persamaan berikut:

Hubungan antara Momen Gaya & Momen Inersia

Momen Inersia Untuk Berbagai Benda yang Berotasi Pada Berbagai Sumbu

Contoh Soal:

Bagikan Artikel ini