Ketentuan momen gaya yang berlawanan searah jarum jam bernilai

Haloo sobat Physics…. Bagaimana kabar kalian?

Sudah siapkah kalian untuk mempelajari hal baru lagi?

Okey, jadi di kesempatan kali ini kita akan membbahas tentang momen gaya, biar gak penasaran lagi langsung simak penjelasan di poin-poin berikut yuk.

Pengertian Momen Gaya

Tahukah kalian apa itu momen gaya?

Sebenarnya beberapa kegiatan yang kalian lakukan ada kaitannya dengan momen gaya. Benda yang berputar disebabkan adanya momen gaya [torsi].

Nah, momen gaya itu sendiri adalah sebuah besaran yang menyatakan besarnya gaya pada sebuah benda yang mengakibatkan benda tersebut mengalami gerak rotasi.

Momen gaya ini dipengaruhi oleh beberapa faktor yakni gaya yang diberikan ke lengan gaya dan panjang/ jarak sumbu putar  dengan letak gaya. Momen gaya [torsi ] termasuk pada besaraan vector.

Lalu bagaimana penulisan sistematisnya? Simak di poin selanjutnya yahh.

Rumus Momen Gaya

Besar dari momen gaya dapat didefinisikan dengan angka. Penulisan sistematisnya sebagai berikut :

τ = r x F

dimana

• τ = momen gaya [Nm]
• r = jarak sumbu puaran dengan titik gaya [m]
• F = gaya yang diberikan kepada sistem [N]

Maka dari itu Besar momen gaya dipengaruhi oleh bear gaya yang diberikan dan jarak antara sumbu putaran dengan titik gaya.

Arah dari momen gaya pada suatu sistem mengikuti aturan tangan kanan, seperti gambar berikut :

Jika arah putaran searah dengan arah jarum jam, maka arah momen gaya yang dialami menuju bawah tapi, jika arah putaran berlawanan dengan arah jarum jam maka arah momen gayanya ke atas.

Arah gaya ini biasanya akan dituliskan dengan tanda negatif dan positif. Ketika momen gaya negatif maka arahnya bberlawanan dengan jarum jam.

Begitu  pula sebaliknya bbila arahnya sesuai dengan jarum jam, maka akan diberi tanda positif.

Aturannya, jika momen gaya negatif [maka diartikan gayanya menjauhi pembaca] ditandai dengan tanda titik.

Sedangkan gaya yang menghasilkan momen gaya negatif [maka bisa diartikan gayanya menajuhi pembaca] ditandai dengan tanda silang.

Untuk gaya yang membentuk sudut tertentu dengan lengan gayanya, maka momen gaya dapat dinyatankan dengan penulisan sistematis sebagai berikut :

• τ = r F sinθ ; maka bisa disimpulkan momen gaya dapat terjadi bila membentuk sudut θ terhadap lengan gayanya. Momen gaya terbesar yaitu ketika θ = 90o [saat gaya tegak lurus dengan lengan gaya/sin 90 o= 1]. Ketika gaya sejajar dengan lengan gaya maka tidak aka nada momen gaya, karena θ = 0: sin  0 = 0.
• Resultan momen gaya dinyatakan sebagai jumlah vector dari setiap momen gaya, penulisan sistematisnya sebagai berikut :
• τ total = Σ [r F] atau τ total = τ 1 + τ 2+…+ τn

untuk contoh dari momen gaya seperti apa aja, kalian bisa simak nih di poin selanjutnya.

Contoh Momen Gaya

Dalam kehidupan sehari-hari kita pernah menjumpai konsep momen gaya ini. Misalnya :

• Jungkat-jungkit
• Pompa hidrolik
• Pemutar baut

Nah, selanjutnya kita akan belajar tentang penyelesaian permasalahn momen gaya dengan cara sistematisnya yaa, simak di poin selanjutnya.

Baca juga Kinematika.

Contoh Soal Momen Gaya

Sebuah benda dengan panjang lengan yaitu 25 cm. gaya yang diberikan pada ujung lengan sebesar 20N. Sudut yang terbentuk antara gaya dengan lengan gaya yaitu 150o. berpakah momen gaya pada benda tersebut ?

Pembahasan

Diketahui

r =25 cm = 0,25 m

F = 20 N

θ  = 150o

Penyelesaian

τ = r F sinθ

τ = [0,25][20][150o]

τ = 2,5 Nm

Okeey, temen-temen. Terimakasih perhatiannya. Semoga materinya bermanfaat aamiin. Baca juga Tekanan.

Kembali ke Materi Fisika

Sebelum membahas momen gaya atau torsi, terlebih dahulu diulas lengan gaya.
Lengan GayaTinjau sebuah benda yang berotasi, misalnya pintu rumah. Ketika pintu dibuka atau ditutup, pintu berotasi. Engsel yang menghubungkan pintu dengan tembok berperan sebagai sumbu rotasi.

Gambar pintu dilihat dari atas. Tinjau sebuah contoh di mana pintu didorong dengan dua gaya, di mana kedua gaya mempunyai besar dan arah sama; arah gaya tegak lurus pintu.

Mula-mula pintu didorong dengan gaya F1 yang berjarak r1 dari sumbu rotasi. Setelah itu pintu didorong dengan gaya F2 yang berjarak r2 dari sumbu rotasi. Walaupun besar dan arah gaya F1 sama dengan F2, gaya F2 menyebabkan pintu berputar lebih cepat dibandingkan gaya F1. Dengan kata lain, gaya F2 menyebabkan percepatan sudut yang lebih besar dibandingkan gaya F1. Anda dapat membuktikan hal ini.Besar percepatan sudut benda yang bergerak rotasi tidak hanya dipengaruhi oleh gaya tetapi juga dipengaruhi juga oleh jarak antara titik kerja gaya dengan sumbu putar [r]. Apabila arah gaya tegak lurus dengan permukaan benda seperti contoh di atas maka lengan gaya [l] sama dengan jarak antara titik kerja gaya dengan sumbu putar [r]. Bagaimana jika arah gaya tidak tegak lurus dengan permukaan benda ?

Tinjau dua contoh lain seperti ditunjukkan pada gambar di atas. Walaupun besar gaya F2 dan F3 sama tetapi arah kedua gaya berbeda sehingga lengan gaya [l] berbeda. Pada gambar c, arah garis kerja gaya berhimpit dengan sumbu putar sehingga lengan gaya bernilai nol. Lengan gaya diketahui dengan menggambarkan garis dari sumbu rotasi menuju garis kerja gaya, di mana garis dari sumbu rotasi harus tegak lurus atau membentuk sudut 90o dengan garis kerja gaya.

Amati gambar b agar anda lebih memahami penurunan rumus lengan gaya berikut ini.

Keterangan :l = lengan gaya, r = jarak titik kerja gaya dengan sumbu rotasiPersamaan 1 digunakan untuk menghitung lengan gaya.

Jika F tegak lurus dengan r maka sudut yang dibentuk adalah 90o.

l = r sin 90o = [r][1]l = r

Jika F berhimpit dengan r maka sudut yang dibentuk adalah 0o.

l = r sin 0o = [r][0]
l = 0

Momen Gaya atau Torsi
Besar momen gayaSecara matematis, besar momen gaya adalah hasil kali besar gaya [F] dengan lengan gaya [l].

Persamaan 2 digunakan untuk menghitung besar momen gaya.

Satuan internasional momen gaya atau torsi adalah Newton meter, disingkat N. m. Satuan internasional momen gaya sama dengan usaha dan energi, tetapi momen gaya bukan energi sehingga satuannya tidak perlu diganti dengan satuan Joule. Fisikawan sering menggunakan istilah Torsi sedangkan ahli teknik sering menggunakan istilah momen gaya.

Arah momen gaya

Momen gaya merupakan besaran vektor karenanya selain mempunyai besar, momen gaya juga mempunyai arah. Arah momen gaya diketahui dengan mudah menggunakan aturan tangan kanan. Putar keempat jari tangan kanan anda, sedangkan ibu jari tangan kanan ditegakkan. Arah putaran keempat jari tangan merupakan arah rotasi sedangkan arah yang ditunjukan oleh ibu jari merupakan arah momen gaya.Jika arah momen gaya ke atas [searah sumbu y positif] atau ke kanan [searah sumbu x positif] maka momen gaya atau torsi bernilai positif. Sebaliknya jika arah momen gaya ke bawah [searah sumbu –y] atau ke kiri [searah sumbu –x] maka momen gaya bernilai negatif.

Dengan kata lain, jika arah rotasi benda searah dengan putaran jarum jam maka momen gaya bernilai negatif. Sebaliknya jika arah rotasi benda berlawanan dengan putaran jarum jam maka momen gaya bernilai positif.

Contoh soal

1. Soal UN 2018

Lima gaya bekerja pada bujursangkar dengan sisi 10 cm seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Resultan momen gaya dengan poros di titik perpotongan diagonal bujursangkar adalah…

Pembahasan

Diketahui:

Panjang diagonal = 5√2 cm = [5][1,4] cm = 7 cm = 0,07 m

Sin 45o = 0,5√2 = [0,5][1,4] = 0,7

Ditanya: Resultan torsi

Jawab:

Torsi 1:

τ1 = [10 N][0,07 m][sin 45o] = [10 N][0,07 m][0,7] = 0,49 N.m

Torsi 1 menyebabkan bujursangkar berputar berlawanan arah dengan putaran jarum jam, sehingga sesuai perjanjian diberi tanda positif.

Torsi 2:

τ2 = [4 N][0,07 m][sin 45o] = [4 N][0,07 m][0,7] = 0,196 N.m

Torsi 2 menyebabkan bujursangkar berputar berlawanan arah dengan putaran jarum jam, sehingga sesuai perjanjian diberi tanda positif.

Torsi 3:

τ3 = [10 N][0,07 m][sin 45o] = [10 N][0,07 m][0,7] = 0,49 N.m

Torsi 3 menyebabkan bujursangkar berputar berlawanan arah dengan putaran jarum jam, sehingga sesuai perjanjian diberi tanda positif.

Torsi 4:

τ4 = [5√2 N][0,07 m][sin 90o] = [7 N][0,07 m][1] = 0,49 N.m

Torsi 4 menyebabkan bujursangkar berputar berlawanan arah dengan putaran jarum jam, sehingga sesuai perjanjian diberi tanda positif.

Torsi 5:

τ5 = [9 N][0,07 m][sin 45o] = [9 N][0,07 m][0,7] = -0,44 N.m

Torsi 5 menyebabkan bujursangkar berputar searah dengan putaran jarum jam, sehingga sesuai perjanjian diberi tanda negatif.

Resultan torsi:

τ = 0,49 + 0,196 + 0,49 + 0,49 – 0,44 = 1,47 + 0,196 – 0,44 = 1,666 – 0,44 = 1,226 N.m

Tagged Materi Fisika SMA - Dinamika Rotasi