Pengertian, Rumus, Aplikasi, Contoh Soal
Salah satu bahan fisika yang banyak aplikasinya adalah momen gaya (torsi). Dalam percakapan ini kamu akan mempelajari pengertian, rumus yang digunakan, contoh penggunaan dalam kehidupan sehari-hari, contoh soal dan cara pembahasannya.
Materi ini akan meningkatkan pemahaman Anda tentang materi gaya menjadi lebih baik.
Pengertian momen gaya
Diskusi pertama untuk membahas adalah pentingnya mereka. Salah satu fenomena materi ini adalah rotasi benda.
Pada gerak putar, gaya menyebabkan benda berputar, jadi arti momen gaya adalah besarnya atau besarnya gaya yang terjadi pada suatu benda sehingga menyebabkan benda tersebut berputar atau berputar dan sering disebut dengan istilah torsi.
Torsi yang bekerja pada suatu benda bergantung pada jarak antara sumbu rotasi dan letak gaya. Selain itu, torsi juga termasuk dalam kategori vektor karena memiliki nilai dan arah.
Arah torsi yang diterapkan pada suatu benda ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Torsi yang diterapkan pada suatu benda memiliki nilai yang sama dengan torsi di titik mana pun secara seragam.
Misalkan Anda memiliki papan dengan tambahan gaya 3 newton 2 meter dari pusat papan, maka nilainya sama dengan gaya 1 newton yang diterapkan 6 meter dari pusat.
Formula Momen-Forsa
Setelah mengetahui pengertian torsi, pembahasan ini akan membantu Anda memahami rumus yang digunakan untuk menyelesaikan soal torsi.
Karena torsi berhubungan dengan panjang lengan dan juga gaya yang diterapkan pada sistem, rumus torsi adalah sebagai berikut.
τ = rxF
Informasi:
- τ (tau) adalah torsi kerja (Nm)
- r jarak pusat ke titik gaya yang diberikan (m)
- F adalah gaya yang diberikan pada sistem (N)
Karena torsi adalah besaran vektor dan oleh karena itu memiliki arah, berikut adalah representasi dari arah torsi yang bekerja pada suatu sistem.
Aturan arah torsi yang bekerja mengikuti aturan tangan kanan dengan arah putaran searah jarum jam sehingga torsi mengarah ke bawah dan nilai positif.
Jika arah putaran berbeda dengan arah putaran jam, maka torsi kerja akan menghadap ke atas dan memiliki nilai negatif.
Torsi dengan tanda negatif menunjukkan bahwa arah torsi menjauhi pembaca.
Karena arah torsi, gaya yang diterapkan pada sistem membentuk sudut tertentu dengan lengan gaya, sehingga rumusnya adalah sebagai berikut.
τ = rx F sin θ
τ total = Σ(rx F)
Penerapan momen gaya dalam hidup
Dalam kehidupan sehari-hari ada beberapa aplikasi torsi, seperti yang dijelaskan di bawah ini.
- Membuka pintu menggunakan pegangan
- bermain yo-yo
- Tarik air sumur dengan katrol
- bermain jungkat-jungkit
- Memasang sekrup dan melepas ban mobil
Contoh Pertanyaan dan Diskusi
masalah 1
Diberikan gambar seperti berikut, dengan dua benda peran yang masing-masing bermassa m1 = 6 kg dan m2 = 3kg.
Jika katrol terdiri dari silinder padat dengan massa 3 kg dan jari-jari 20 cm. Tentukan percepatan yang terjadi pada sistem ketika sistem ditangguhkan dan dilepaskan.
Untuk mengerjakan soal di atas, Anda perlu menetapkan batasan pada sistem yang ada sambil membuat asumsi tentang sistem di atas. Diasumsikan bahwa pada m tidak ada gesekan dengan tanah1. Jadi prosesnya seperti di bawah ini.
sebuah. sistem A m1
Pada sistem m1, gaya yang terjadi adalah gaya tarik tali yang memiliki arah ke kanan atau ke arah m2. Jadi, rumus sistem pertama menggunakan rumus berikut.
ΣF = mxa
Q1 = (6kg) xa
Q1 = 6a
b. sistem A m2
Pada sistem m2 Terjadi dua gaya, yaitu gaya ke bawah dari beban dan gaya ke atas dari tegangan tali.
ΣF = mxa
W2 – T2 = m2 xa
((3kg)(10m/dtk2)) – T2 = 3a
30 – d2 = 3a
Q2 = 30 – 3a
c. Sistem pada katrol
Sistem pada katrol defleksi memiliki dua gaya yang terjadi yaitu tarikan kabel pertama dan tarikan kabel kedua. Jadi sistemnya seperti gambar di bawah ini.
Hasil pencarian sistem kemudian disubstitusi untuk mencari bentuk sederhana dan mendapatkan nilai percepatan.
Q2 – T1 = 1,5a
30 – 3a – 6a = 1,5a
30 = 10,5a
a = 2,86 m/s2
masalah 2
Sebuah papan kayu sepanjang 25 cm dibebani pada salah satu lengannya dengan gaya 20 N dengan sudut 150HAI. Tentukan momen gaya yang terjadi pada papan kayu tersebut.
Karena ada sudut antara gaya dan lengan gaya, rumus yang digunakan adalah sebagai berikut.
τ = rx F sin θ
τ = (0,25m) (20N) (sin 150HAI)
τ = -3,574 Nm (arah torsi menjauhi pembaca)
tugas 3
Diberikan persegi ABCD seperti pada gambar di bawah dengan panjang sisi 20 dan mengalami gaya F yang melintasi antara D dan B. Tentukan torsi yang terjadi ketika poros berada di titik A.
Untuk menyelesaikan soal di atas, Anda perlu memahami sudut yang dibentuk dalam persegi. Setiap sisi persegi membentuk sudut 90HAI. Jadi sudut yang dibentuk oleh gaya F adalah 45HAI.
tugas 4
Dua pemberat dipasang pada jungkat-jungkit. Beban pertama dengan berat 200 N dipasang 4 meter dari poros dan beban kedua 8 meter dari poros. Apa beban kedua yang perlu dipasang untuk menyeimbangkan keduanya?
Tugasnya adalah menyeimbangkan jungkat-jungkit sedemikian rupa sehingga torsi yang bekerja pada kedua ruas jungkat-jungkit memiliki nilai yang sama.
τ1 = τ2
Baik1 xF1 = r2 xF2
(4m)(200N) = (8m)(P2)
f2 = 100N
tugas 5
Sebatang besi ditarik dengan nilai gaya tertentu seperti gambar di bawah ini. Tentukan besarnya torsi yang terjadi di titik O pada batang besi tersebut.
Anda dapat menggunakan rumus torsi yang mencakup sudut antara lengan dan gaya yang diterapkan.
Memahami torsi material memiliki kesulitan tersendiri karena harus menggabungkannya dengan fenomena lain dalam gaya seperti tegangan tali, gesekan dan sejenisnya.
Semakin banyak Anda belajar dan menjawab pertanyaan tentang torsi, semakin mudah bagi Anda untuk memahami materi ini dan lebih cepat mengerjakan pertanyaan yang diajukan.
Baca juga:
