Ketika kamu sudah mulai mempelajari mata pelajaran Fisika, maka akan menemukan materi atau Bab yang membahas tentang Momentum Gaya. Nah, kali ini Teknobgt ini membawa kalian untuk mengulang kembali pelajaran tentang apa itu momen gaya, rumus dan juga ada contoh soal-soalnya.
Dikutip dari Fisika untuk SMA/MA kelas XI yang ditulis oleh Goris Seran (2007), Pengertian Momen gaya atau torsi ini bisa diartikan sebagai gaya untuk gerak rotasi.Momen gaya bisa dicontohkan seperti seorang anak yang sedang mendorong pintu dengan gaya yang sama besar dan tegak lurus terhadap pintu pada beberapa titik pintu.
Tepi luar merupakan titik di mana anak tersebut bisa mendorong pintu dengan percepatan maksimum sampai terbuka. Contoh atau Ilustrasi ini bisa memperlihatkan bahwa bukan hanya gaya yang menyebabkan terjadinya rotasi.
Pengertian, Rumus dan Contoh Soal Momentum Gaya
Pengertian
Momen gaya atau torsi bisa diartikan dalam beberapa pengertian, diantaranya adalah :
- Momen gaya/torsi benilai positif untuk gaya yang menyebabkan benda bergerak melingkar atau berputar searah dengan putaran jam, dan sebaliknya.
- Torsi adalah gaya pada sumbu putar yang dapat menyebabkan benda bergerak melingkar atau berputar
- Torsi disebut juga sebagai momen gaya.
- Setiap gaya yang arahnya tidak berpusat pada sumbu putar benda atau titik massa benda dapat dikatakan memberikan Torsi pada benda tersebut.
Selain itu, ada arti lain yang dikuti dari Buku Asas-asas Fisika 2B Ciptaan Bambang Ruwanto. Ia Mengatakan bahwa momen gaya itu merupakan ukuran keantitatif dari kecenderungan gaya untuk memutar atau mengubah gerak rotasi benda.
Rumus Momen Gaya
Rumus untuk momentum gaya atau torsi adalah : τ = r x F
Penjelasan :
τ : untuk torsi atau momen gaya (Nm)
r : untuk lengan gaya (m)
F : gaya yang diberikan tegak lurus dengan lengan gaya (N)
Apabila gaya yang bekerja pada lengan gaya tidak tegak lurus, maka besar torsinya adalah: τ = r F sinθ, yang mana θ adalah sudut antara gaya dengan lengan gaya.
Contoh Soal Momentum Gaya
Untuk mengasah kemampuan dan juga merefresh kembali otak kita agar bisa benar-benar memahami materi momen gaya ini, maka wajib menjawab contoh soal momentum gaya berikut ini dan ada juga kuncul jawaban beserta pembahasannya agar kalian benar-benar memahami.
Contoh Soal Momen Gaya (Torsi) Pilihan Ganda :
(1) Sebuah Batang AB memiliki panjang 10 meter dengan poros di titik B diberikan gaya 20 N yang membentuk sudut siku-siku terhadap batang. Besar torsi yang dialami oleh batang AB tersebut adalahh…?
a. 50 Nm
b. 100 Nm
c. 150 Nm
d. 200 Nm
e. 250 Nm
Jawaban : d. 200 Nm
Pembahasan :
Karena membentuk sudut siku-siku, maka α = 90° . Dengan demikian besar torsinya adalah :
τ = l x F . Sin α
τ = 20 x 10 . Sin 90°
τ = 20 x 10 . 1
τ = 200 Nm
(2) Apabila dimensi massa, panjang, dan waktu berturut-turut adalah M, L, dan T, maka dimensi dari momen gaya adalah … .
a. ML-2 T-2
b. ML-1 T-2
c. MLT-2
d. MT2 T-2
e. ML2 T2
Jawaban: D
Pembahasan :
τ = F . R
τ = [ M L T⁻²][L] = M L² T⁻²
(3) Jika panjang sebuah Batang AB adalah 10 meter dengan poros di titik B diberikan gaya 10 N yang membentuk sudut 30° terhadap batang. Besar torsi yang dialami oleh batang AB tersebut adalahh…?
a. 50 Nm
b. 100 Nm
c. 150 Nm
d. 200 Nm
e. 250 Nm
Jawaban : B
Pembahasan :
Membentuk sudut α = 30° . Dengan demikian besar torsinya adalah :
τ = l x F . Sin α
τ = 20 x 10 . Sin 30°
τ = 20 x 10 .
12
τ = 100 Nm
(4) sistem benda tegar dirangkai seperti gambar di bawah. agar sembang, maka besarnya F di titik C adalah … .
a. 50 N
b. 80 N
c. 100 N
d. 120 N
e. 180 N
Jawaban: C
Pembahasan: F₁. R₁ = F₂ . R₂
200 . 4 = F₂ . 8
F₂ = 800 / 8 = 100 N
(5) Gaya F1, F2, F3, dan F4 bekerja pada batang ABCD seperti pada gambar dibawah ini :
Jika massa batang diabaikan maka nilai momen gaya terhadap titik A adalah ….
A. 15 Nm
B. 18 Nm
C. 35 Nm
D. 53 Nm
E. 68 Nm
Jawaban : D. 53 Nm
Pembahasan :
ΣτA = F2 × RAB + F4 × RAD − F3 × RAC
= 4 × 2 + 10 × 6 − 5 × 3
= 8 + 60 − 15
= 53
Jadi, nilai momen gaya terhadap titik A adalah 53 Nm (D)
Contoh Soal Momen Gaya Lainnya :
(6) Jika panjang batang benda 25 cm, hitung besar momen gaya terhadap titik P!
Cara menghitungnya adalah :
Besar gaya F = 16 N-Besar vektor posisi r = 25 cm = 0,25 m-Sudut antara vektor posisi dan vektor gaya,θ = 30°
Besar momen gaya terhadap titik P adalahτ = rFsinθ = (0,25 m) x (16 N) sin 30°
= (4 Nm) x (1/2)= 2 Nm
Jadi, besar momen gaya terhadap titik P adalah 2Nm
(7) Dua roda silinder dengan jari-jari r1 = 30 cm dan r2 = 50 cm disatukan dengan sumbu yang melewati pusat keduanya, seperti gambar di samping. Hitung lah momen gaya total pada roda gabungan!
Cara menghitungnya adalah :
Jari-jari roda bagian dalam r1 = 30 cm = 0,3 m-Jari-jari roda bagian luar, r2 = 50 cm = 0,5 m-Besar gaya yang bekerja pada roda bagian dalam F1 = -50 N-Besar gaya yang bekerja pada roda bagian luar F2 = 50 N
Momen gaya total pada roda gabungan adalah
τ = τ 2-τ 1
= r2 F2 sinθ2 – r1 F1 sinθ = (0,5 N) (50 N) (sin 60°) – (0,3 m) (50 N) (sin 90°) = (25 Nm) (1/2√3) – (15 Nm) (1) = 12,5√3 Nm – 14 Nm = 6,65 Nm
Nah, itulah beberapa contoh soal tentang mata pelajaran fisika tentang materi Momentum Gaya (Torsi). Semoga ini bisa bermanfaat dan membantu kamu untuk memahami rumus dan cara mengerjakannya.
