Apa kabar ak-ak? Smoga kalan slalu alam kaaan sha. Mar fska ka kal n akan mmbahas nang momn gaya (ors) an smua hal yang brkaan ngannya.
D skolah, mar momn gaya plajar olh sswa-ssw SMA klas 11 program IPA alam maa plajaran fska smsr 2 aau gnap, sra mahasswa jurusan fska alam maa kulah Mkanka.
Mar momn gaya snr braa alam bab pmbahasan Dnamka Roas, yau cabang mkanka yang mmplajar nang grak mlngkar (roas) an pnybabnya.
Baklah, ka mula saja pmbahasannya...
Dafar Is
- 123456
- 6.16.26.3
- 8.18.28.38.48.5
Pngran Momn Gaya (Tors)
Apa yang maksu ngan momn gaya? Dalam lmu mkanka, momn gaya aau ors aalah sbuah bsaran yang mnyaakan bsarnya gaya yang bkrja paa sbuah bna shngga mngakbakan bna rsbu brgrak mlngkar (broas) paa suau poros.
Dngan kaa lan, momn gaya (ors) mrupakan pnybab ar mbulnya grak mlngkar. Jka analogkan, bsaran fska momn gaya mrp ngan gaya yang bkrja paa grak lnar (ranslas).
Prbaannya aalah momn gaya (ors) sbaga pnybab ksrnal yang mngakbakan bna brgrak mlngkar ak hanya brganung paa bsarnya gaya saja, ap brganung juga paa arah an jarak k krja gaya k poros aau sumbu.
Jarak anara k krja gaya k poros sbu juga ngan lngan gaya.
Unuk mmbanu pmahaman, mar ka lakukan prcobaan srhana mnggunaka gagang pnu yang aa rumah. Prhakan gambar bawah n!
Spr yang ka ahu, unuk mmbuka pnu maka ka harus mmuar gagang yang rpasang paa aun pnu.
Msalnya, gagang u ka brkan bsar an arah gaya yang sama, kra-kra lbh muah mana mmuar gagang k A aau k B?
Ka smua pas akan spaka mnjawab bahwa lbh muah mmuar gagang pnu k B. Mngapa mkan?
Pnybabnya aalah momn gaya (ors) k B lbh bsar arpaa momn gaya k A, mskpun bsar gaya yang brkan sama.
Hal yang mnja pmba aalah jarak masng-masng k rsbu ar poros, mana k B mmlk jarak yang lbh jauh arpaa k A, shngga momn gayanya lbh bsar.
Smbol an Sauan Momn Gaya (Tors)
Dalam fska, momn gaya aau ors smbolkan ngan huruf Yunan τ (baca: au). Dalam Ssm Sauan Inrnasonal (SI), momn gaya nyaakan alam sauan Nwon mr (Nm).
Sklas, sauan n mrp ngan sauan paa bsaran usaha an nrg, mana kombnas anara Nwon an mr srng uls Joul.
Namun, sau hal yang ms nga, bahwa momn gaya bukanlah usaha aau nrg shngga sauannya harus ap uls ngan Nwon mr (Nm).
Smnara u, brasarkan jns sauannya maka momn gaya (ors) rmasuk k alam jns bsaran urunan. Slan u, momn gaya juga mrupakan bsaran vkor karna mmpunya nla an arah.
Dmns Momn Gaya
Dmns momn gaya bsa ka nukan ngan mlakukan analss paa sauan momn gaya. Brku n caranya:
Dmns Momn Gaya = Nwon . mr
= kg . m/s . m
= [M].[L].[T]-1.[L]
= [M].[L]2.[T]-1
Arah Momn Gaya
Trapa kspakaan mngna arah ar momn gaya yang apkan brasarkan arah puaran jarum jam. Brku n knuannya:
- Momn gaya (ors), τ, brnla posf jka cnrung mmuar bna sarah puaran jarum jam.Momn gaya (ors), τ, brnla ngaf jka cnrung mmuar bna brlawanan arah puaran jarum jam.
Slan u, arah momn gaya apa pula nukan brasarkan auran angan kanan. Prhakan gambar bawah n!
Jka ka mngpalkan kmpa jar angan, arah jar-jar angan mnunjukkan arah r lanjukan ngan F, maka arah bu jar yang gakkan mnyaakan arah momn gaya (ors).
Auran angan kanan n mrp ngan sumbu puar paa skrup.
Rumus Momn Gaya (Tors)
Dalam prnyaaan yang lbh mamas, momn gaya aau ors (τ) mrupakan hasl prkalan vkor anara jarak sbuah k (r) rhaap gaya (F) yang mmpngaruh k rsbu, rumuskan ngan prsamaan:
τ = r x F
Krangan:
- τ = vkor momn gaya (Nm)r = vkor jarak (m)F = vkor gaya (N)
Auran prkalan slang anara vkor r an vkor F, mnghaslan bsar momn gaya yang rumuskan ngan prsamaan:
τ = r . F . sn θ
Krangan:
- τ = momn gaya (Nm)r = jarak gaya k poros aau lngan gaya (m)F = gaya (N)θ = suu yang bnuk anara r an F (o)
Olh karna r.sn θ aalah lngan momn (l), maka momn gaya bsa juga sbu sbaga hasl kal anara gaya ngan lngan momn, rumuskan:
τ = F . l
Krangan:
- l = lngan momn (m)
Jka gars krja gaya (F) gak lurus aau mmbnuk suu 90o rhaap (r), maka rumus momn gaya bsa sngka mnja:
τ = r . F
(karna sn 90o = 1)
Apabla rapa lbh ar sau gaya yang bkrja paa bna, maka momn gaya oal bna aalah rsulan momn gaya akba masng-masng gaya, rumuskan:
Στ = τ1 + τ2 +...+ τn
Krangan:
- Στ = rsulan momn gaya (Nm)τ1 = momn gaya akba gaya 1 (Nm)
τ2 = momn gaya akba gaya 2 (Nm)τn = momn gaya akba gaya n (Nm)
Hal-Hal yang Mmpngaruh Momn Gaya (Tors)
Dar rumus aas, maka ka apa mnympulkan bahwa momn gaya (ors) brganung paa ga hal, yau bsarnya gaya, jarak gaya ar poros (lngan gaya), an arah bkrjanya gaya.
1. Bsarnya Gaya (F)
Tlah jlas bahwa unuk mngubah kaaan grak suau bna, maka ka harus mmbrkan gaya paa bna rsbu. Bsar kclnya prubahan grak yang harapkan, nukan olh bsarnya gaya yang brkan.
Bgupun ngan momn gaya yang mnja sbab mbulnya grak mlngkar, sanga brganung paa bsar kclnya gaya.
Smakn bsar gaya yang bkrja paa suau k, maka smakn bsar pula momn gaya yang mbulkan, bgupun sbalknya.
2. Jarak Gaya ar Poros (r)
Momn gaya juga brganung paa sbrapa jauh jarak k krja gaya ar sbuah poros. Smakn jauh jaraknya ar poros, maka smakn bsar momn gaya yang haslkan.
Bgupun sbalknya, ngan gaya yang sama, momn gaya akan mngcl jka k krjanya majukan mnka poros.
Unuk mmbanu pmahaman, lha kmbal gambar gagang pnu aas.
3. Arah Gaya
Fakor slanjunya yang brpngaruh paa bsarnya momn gaya aalah arah bkrjanya gaya. Momn gaya rbsar akan haslkan jka gaya bkrja ngan arah gak lurus (90o) rhaap bna.
Prhakan gambar bawah n!
Dngan bsar gaya yang sama, ka apa mnghaslkan momn gaya yang bsar jka gaya rsbu bkrja scara gak lurus rhaap bna (panah ham).Namun, jka arah aau gars krja gaya mrngkan k pan (panah bru) aau mrngkan k blakang (panah mrah), maka skka momn gaya akan mngcl.
Cara Mmprbsar Momn Gaya (Tors)
Dar pnjlasan aas, maka momn gaya bsa prbsar ngan cara:
- Mmprbsar gaya.Mmprbsar lngan gaya aau mnambah jarak anara k krja gaya an poros.Gars krja gaya gak lurus ngan lngan gaya.
Conoh Momn Gaya (Tors) alam Khupan Shar-har
Brku n aalah bbrapa conoh alam khupan shar-har yang mnunjukkan pnrapan momn gaya:
1. Momn Gaya paa Gagang Pnu
Mmbuka pnu mrupakan conoh prswa momn gaya yang palng srng ka alam alam khupan shar-har, yau saa ka mmuar gagangnya.
Agar gagang pnu bsa brpuar, maka ka harus mmbrkan gaya. Aa banyak plhan bag ka rka k mana paa gagang pnu rsbu yang akan knakan gaya.
Namun, k rbak bkrjanya gaya aalah k yang braa palng jauh ar poros gagang, sbab k ulah yang mnghaslkan momn gaya rbsar shngga gagang pnu lbh muah brpuar.
2. Momn Gaya paa Engsl Pnu
Engsl pnu aalah ala yang mnyambungkan anara aun pnu ngan kusn, sampng u brfungs juga sbaga poros paa saa pnu mmbuka aau mnuup.
Prhakan gambar bawah n!
Msalnya, rapa suau kaaan mana bagan asar aun pnu brgskan ngan lana. Akbanya, prlukan gaya ksra unuk mmbukanya.
Paa gambar aas, k rbak sbaga mpa bkrjanya gaya aalah k C karna laknya yang palng jauh ar ngsl (poros). D k n pnu lbh muah rbuka karna momn gayanya bsar.
3. Momn Gaya paa Kunc Inggrs
Kunc nggrs aalah ala yang gunakan olh monr unuk mngncangkan aau mlonggarkan mur an bau.
Fungsnya sama ngan kunc pmbuka lannya, namun kunc n mmlk klbhan yau rahangnya bsa gsr-gsr.
Namun, bukan nang fungsnya yang akan ka bahas lbh jauh, mlankan momn gaya yang bkrja paanya.
Unuk mmbuka sbuah mur aau bau, rahang kunc nggrs jpkan kpaa mur/bau yang akan buka. Slah u, monr mnkan aau mnark bagan pgangan (hanl) unuk mmula pross pmbukaan.
Prhakan gambar bawah n!
Sbuah kunc nggrs ngan bbrapa plhan k krja gaya; A, B, an C. Paa kunc nggrs, rahang pnjp brpran sbaga poros kka mnjp mur aau bau.
Tk krja rbak bag monr agar mur bsa rbuka ngan muah aalah k C. D k n monr akan mnapakan momn gaya palng bsar banngkan ngan k A an B.
4. Momn Gaya paa Jungka-Jungk
Momn gaya juga brlaku paa prmanan jungka-jungk. Prhakan gambar bawah n!
Tk umpu paa jungka-jungk brpran sbaga poros, sangkan bagan yang uuk olh anak aalah k bkrjanya gaya.
Jarak masng-masng anak k k umpu sbu lngan gaya. Anakan masng-masng anak mmlk bra baan yang prss sama, sra jaraknya ar k umpu juga sama, maka momn gaya yang haslkan olh kua anak rsbu sama bsar.
Namun, jka salah sorang anak mmunurkan poss uuknya k blakang, maka s anak n akan mmprbsar momn gayanya paa jungka-jungk shngga akan brpuar k arah anak rsbu (sarah jarum jam)
5. Momn Gaya paa Karol
Karol aalah psawa srhana yang srng gunakan unuk mngangka bban. Ala n bkrja ngan cara broas paa sbuah poros.
Roas karol haslkan ar gaya arkan paa al yang mlngkar spanjang alur paa p rluar karol.
Jarak lngkaran al ar poros mnnukan bsar kclnya momn gaya yang bsa haslkan. Prhakan gambar bawah n!
Jka masng-masng ukur ar poros, maka jarak lngkaran al karol A lbh jauh ar karol B.
Arnya, anakan brkan bsar gaya yang sama, maka akan rasa lbh muah mngangka bban mnggunakan karol A arpaa karol B.
Pnybabnya aalah momn gaya yang bkrja paa karol A lbh bsar arpaa karol B.
Conoh Soal Momn Gaya
Brku n aalah bbrapa conoh soal nang momn gaya:
Conoh Soal 1
Baang AB = 2 mr ngan poros k A ngan gaya sbsar 12 N mmbnuk suu 60. Maka bsar momn gaya paa baang AB aalah...
Jawaban:
Dkahu:
- r = 2 mF = 12 Nθ = 60o
Danyakan:
- τ....?
Pnylsaan:
τ = r . F sn θ
= 2 . 12 . sn 60o
= 24 . 1/2 √3
= 12 √3 Nm, sarah jarum jam.
Conoh Soal 2
Sbuah poros ahan olh sbuah al mnapakan gaya sbsar F = 8 N. Jka gangan yang alam al sbsar 12 N, maka momn gaya yang alam olh ssm paa gambar bawah n saa poros aa paa k O aalah...
Jawaban:
Dkahu:
- F = 8 NT = 12 Nr1 = 2 mr2 = 2 m + 3 m = 5 m
Danyakan:
- Στ....?
Pnylsaan:
Aa ua momn gaya yang bkrja paa ssm alam gambar aas, yau momn gaya akba gangan al (τ1) an momn gaya akba gaya (τ2).
Kua momn gaya bkrja scara brlawanan. Tgangan al cnrung mmuar ssm mlawan arah jarum jam, sangkan gaya cnrung mmuar ssm sarah jarum jam.
Shngga, unuk mnylsakan soal n harus car rlbh ahulu bsar masng-masng momn gaya.
Kmuan, akan apalah momn gaya oal ssm, yau rsulan ar kua momn gaya aas.
Pnng nga auran ana momn gaya, yau brana posf jka sarah jarum jam an brana ngaf jka mlawan arah jarum jam.
Brku n prhungannya:
Momn gaya karna gangan al (τ1):
τ1 = r1 . T sn θ
= 2 . 12 . sn 30o
= 24 . 0,5
= 12 Nm, mlawan arah jarum jam.
Momn gaya karna gaya (τ2):
τ2 = r2 . F
= 5 . 8
= 40 Nm, sarah jarum jam.
Momn gaya oal ssm
Στ = τ1 + τ2
= (-12) + 40
= 28 Nm, sarah jarum jam.
Ja, momn gaya yang alam olh ssm paa gambar aalah 28 Nm an sarah jarum jam.
Ksmpulan
Ja, momn gaya aau ors (τ) aalah bsaran yang mnyaakan gaya yang bkrja paa bna (F) ngan jarak rnu ar poros (r) mngakbakan bna rsbu brgrak mlngkar, rumuskan τ = r x F.
Gmana ak-ak, uah paham kan mar momn gaya aas? Apabla aa yang ngn anyakan, kakak unggu kolom komnar.