Konsep Mudah Memahami Momen Gaya (Torsi) dan Energi Kinetik Rotasi

Penyebab gerak suatu benda adalah gaya. Pada gerak rotasi, sesuatu yang menyebabkan benda untuk berotasi atau berputar disebut momen gaya atau torsi. Konsep torsi dapat dilihat pada saat kita membuka pintu. Cobalah membuka pintu dari bagian yang dekat dengan engsel. Bagaimanakah gaya yang kalian keluarkan? Sekarang, cobalah kembali membuka pintu dari bagian paling jauh dari engsel. Bandingkan gaya yang diperlukan antara dua perlakuan tersebut. Tentu saja membuka pintu dengan cara mendorong bagian yang jauh dari engsel lebih mudah dibandingkan dengan mendorong bagian yang dekat dari engsel.

Gambar diatas menunjukkan sebuah pintu yang tampak dari atas. Gaya dorong F diberikan pada pintu dengan membentuk sudut α terhadap arah mendatar. Semakin besar gaya yang diberikan, semakin cepat pintu terbuka. Semakin besar jarak engsel dari tempat gaya bekerja, maka semakin besar momen gaya sehingga pintu lebih mudah terbuka. 

Momen gaya didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan jarak titik ke garis kerja gaya pada arah tegak lurus. Dari gambar diatas, maka besarnya momen gaya adalah:

τ = F.d = F.r sin α

(1)

dengan:

τ = momen gaya (Nm)

F = gaya yang bekerja (N)

r = jarak atau lengan (m)

Momen gaya merupakan besaran vektor, sehingga persamaan (1) dapat dinyatakan dalam bentuk:

τ = r x F

Momen gaya total pada suatu benda yang disebabkan oleh dua buah gaya atau lebih yang bekerja terhadap suatu proses dirumuskan:

Στ = τ₁ + τ₂ + τ₃ + ... + τ_n

Arah momen gaya ( τ ) tegak lurus terhadap r dan F. Jika r dan F terletak pada bidang yang tegak lurus sumbu putar, maka vektor τ arahnya sepanjang sumbu putar menuruh kaidah tangan kanan seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

Genggaman jari bertindak sebagai arah rotasi, dan ibu jari sebagai momen gaya.

Energi Kinetik Rotasi

Gerak rotasi (melingkar) merupakan gerakan pada bidang datar yang lintasannya berupa lingkaran.

Energi kinetik rotasi ialah energi kinetik yang dimiliki oleh benda yang bergerak rotasi yang dirumuskan dengan :

Energi Kinetik Rotasi

Jika benda tersebut bergerak secara rotasi dan juga tranlasi, maka energi kinetik totalnya ialah gabungan dari energi kinetik translasi rotasi dan energi kinetik rotasi :

• Ekt ialah Energi kinetik total benda
• Ek ialah energi kinetik translasi
• Ekr ialah energi kinetik rotasi
• m ialah massa benda (kg)
• v ialah kecepatan linear (m/s)
• I ialah momen inersia benda (kgm2)
• omega ialah kecepatan sudut benda (rad/s)

Berikut ini adalah tabel yang menganalogikan antara gerak translasi dan gerak rotasi :

Table Analogi

Berikut ini adalah tabel yang menyimpulkan hubungan antara gerak translasi dan gerak rotasi :

Table Yang Menyatakan Persamaan Gerak Translasi Dan Gerak Rotasi