Momen Gaya, Momen Sudut, dan Energi Kinetik

Dinamika gerak rotasi memiliki kaitan erat dengan dinamika partikel dan Hukum II Newton. Untuk memahami dinamika rotasi, maka kita juga harus memahami tentang benda tegar.

Kesetimbangan benda tegar ini berkaitan erat dengan Hukum I Newton. Konsep kesetimbagan benda adalah F=0 dan =0 (torsi).

Baca Juga: Dimensi dalam Fisika: Definisi dan Manfaatnya dalam Kehidupan

Adapun hal-hal yang terjadi ketika suatu benda menjadi benda dengan titik F=0. Lantas, apa itu dinamika rotasi yang berkaitan?

Tentang Dinamika Gerak Rotasi

Pengertian dari dinamika rotasi merupakan ilmuwan yang mempelajari pergerakan benda. Mereka menjadi dinamika rotasi ketika berputar pada poros atau titik tumpunya.

Terdapat beberapa hal yang mempengaruhi dinamika rotasi ini. Anggap saja gaya, percepatan, torsi, kecepatan, massa, dan lain sebagainya.

Pada dasarnya, dinamika rotasi menggunakan konsep Hukum II Newton, yaitu F= ma

Akan tetapi, karena benda berotasi pada porosnya dan dipengaruhi oleh torsi, rumus tersebut berubah menjadi:

= I.α

Keterangan:

  • F : resultan gaya (N)
  • m : massa/ukuran kelembaman (kg)
  • a: percepatan (m/s2)
  • : momen puntir (Nm)
  • I : momen inersia (kgm2)
  • : percepatan sudut (rad/s)

Jika mempelajari dinamika rotasi, maka akan terdapat berbagai rumus dengan bentuk baru dari gerak lurus atau translasi.

Momen Gaya atau Torsi

Dalam dinamika gerak rotasi, terdapat momen gaya atau torsi yang berarti suatu kecenderungan gaya untuk memutar benda tagar terhadap titik poros tertentu.

Baca Juga: Hukum Kekekalan Massa Kimia: Sejarah, Bunyi, Beserta Contohnya

Dengan kata lain, torsi yang dapat menyebabkan benda bergerak, merupakan gaya, dan berputar. Namun torsi atau momen gaya memiliki nilai positif pada gaya yang menyebabkan benda berputar searah dengan jarum jam.

Sedangkan jika benda berlawanan dengan arah jam, maka torsi akan menyebabkan negatif.

Konsep torsi atau momen gaya masuk ke dalam sains dunia pertama berkat seorang teknisi bernama J. Thomson. Akan tetapi, sebenarnya konsep torsi ini sudah ada jauh sejak adanya konsep tua yang Archimedes temukan.

Contoh mudah dari torsi adalah pintu. Ketika kita akan membuka pintu, maka engsel harus berputar terlebih dahulu. Agar dapat bekerja dengan lancar, maka pintu akan mempengaruhi torsi sebagai titik tumpunya.

Gaya yang bekerja berupa kita yang membuka pintu dan lengan yang merupakan jarak terhadap titik tumpu. Jadi, singkatnya besar kecil torsi sangat bergantung dengan poros atau titip tumpu gaya, dan jarak atau lengannya.

Berikut ini rumus torsi yang merupakan perkalian antara gaya dan jarak:

= Fr

Keterangan:

  • : momen puntir (Nm)
  • F: gaya (N)
  • r : jarak gaya terhadap poros (m)

Selain momen gaya, ada juga momen inersia yang merupakan derajat kelembaban. Jika inersia besar, maka benda akan sulit berputar. Sebaliknya, benda akan mudah berputar saat inersianya kecil.

Berikut rumus dari gaya inersia dalam dinamika gerak rotasi:

saya = mR

Keterangan:

  • I : momen inersia (kgm2)
  • m : massa benda (kg)
  • R: jari-jari (m)

Momentum Sudut

Selanjutnya dinamika benda rotasi adalah momentum sudut. Lalu, momentum sudut memiliki arti sebagai tingkat kesulitan benda untuk mengubah arah berputarnya.

Baca Juga: Penerapan Hukum Pascal di Dalam Kehidupan dan Persamaan Rumusnya

Momentum sudut yang memiliki lambang L merupakan hasil dari perbandingan kecepatan sudut benda dengan momen inersia . Dengan begitu maka rumus momentum sudut adalah:

L = saya

Keterangan:

  • L : momentum sudut (kgm²/s)
  • I : momen inersia (kgm²)
  • : kecepatan sudut benda (rad/s)

Energi Kinetik Dinamika Rotasi

Terdapat energi kinetik dalam dinamika gerak rotasi. Mereka terbagi dua, yaitu translasi dan rotasi.

1. Gerak Terjemahan

Jenis energi pertama merupakan gerak translasi. Tetapi, terjemahan sendiri merupakan suatu gerak yang arahnya lurus atau melengkung.

Rumus energi kinetik gerak translasi adalah:

Ek = m.v²

Keterangan:

  • Ek adala energi kinetik (joule)
  • m adalah massa benda (kg)
  • v adalah kecepatan (m/s)

2. Gerak Rotasi

Jenis kedua dari energi kinetik adalah gerak rotasi. Sedangkan gerak rotasi merupakan sebuah gerak yang arahnya telah mengalami perputaran terhadap suatu poros tertentu.

Contoh mudah dari gerak rotasi adalah bola yang berputar pada porosnya. Berikut rumus gerak rotasi:

Ek = I.ω²

Untuk keterangannya:

  • Ek adala energi kinetik (joule)
  • I adalah momen inersia (kgm²)
  • adalah kecepatan sudut (rad/s)

Anda perlu memahami konsep dan komponen dari dinamika gerak. Konsep ini sebenarnya dapat dengan mudah kita temukan pengaplikasiannya dalam kehidupan, mulai dari pintu rumah, gangsing, baut kunci inggris, dan lain sebagainya. (R10/HR-Online/Editor-Ndu)

Leave a Comment