Sebuah katrol dari benda pejal dengan tali yang dililitkan pada sisi luarnya ditampilkan sebagai gambar. Gesekan katrol diabaikan. Jika momen inersia katrol I = β
dan tali ditarik dengan gaya tetap F, maka nilai F setara dengan………
Kesetimbangan Benda Tegar
Materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar kelas 11 ini akan gue buka dengan pengertian dan konsep kesetimbangan nih.
Kesetimbangan benda tegar ini erat kaitannya dengan Hukum I Newton lho. Konsepnya menggunakan ΣF=0 dan Στ=0 (torsi).
Kesetimbangan adalah ketika suatu benda dianggap sebagai benda titik dengan ΣF=0, maka benda tersebut setimbang.
Namun, jika pada kesetimbangan benda tegar menggunakan syarat Στ=0.
Dinamika Rotasi
ilmu yang mempelajari mengenai pergerakan benda yang berputar pada poros atau titik tumpunya.
Dinamika rotasi ini dipengaruhi oleh beberapa hal seperti massa, gaya, percepatan, kecepatan, torsi, dll. Dinamika rotasi ini sebenarnya menggunakan konsep Hukum II Newton, yaitu:
ΣF = m.a
Tetapi karena ia berotasi pada porosnya dan dipengaruhi oleh torsi, sehingga rumus dinamika rotasi menjadi:
Στ = I.α
Keterangan:
ΣF : resultan gaya (N)
m : massa/ukuran kelembaman (kg)
a : percepatan (m/s2)
Στ : momen torsi (Nm)
I : momen inersia (kgm2)
α : percepatan sudut (rad/s)
Momen Gaya
Momen gaya atau torsi adalah suatu kecenderungan suatu gaya untuk memutar benda tegar terhadap titik poros tertentu.
Kalau bahasa simpelnya sih torsi ini merupakan suatu besaran yang dapat memutarkan benda. Lambang dari torsi adalah τ (tau).
Torsi ini pertama kali diperkenalkan ke dunia sains oleh seorang teknisi bernama J. Thomson, namun konsep torsi sebenarnya sudah ada jauh semenjak konsep tuas ditemukan oleh Archimedes. Kalau tuas, elo tentu udah mempelajarinya ya waktu SD, seperti jungkat-jungkit dan gunting kuku.
Gue ambil contoh sebuah pintu, ketika elo ingin membuka pintu, elo hanya perlu memutar engsel, dan tadaaa kemudian pintu terbuka.
Maka agar bisa bekerja, torsi dipengaruhi oleh engsel pintu sebagai titik tumpunya, gaya yang bekerja yaitu elo atau orang yang membuka pintu, dan lengan (jarak terhadap titik tumpu).
Dari ilustrasi di atas, maka rumus torsinya seperti ini:
τ = F.sin θ.r
Keterangan:
τ : momen torsi (Nm)
F : gaya (N)
r : jarak gaya terhadap poros (m)
θ : sudut antara r dan F (rad/s)
Momen Inersia
Sebelumnya kita udah tau nih kalau inersia adalah derajat kelembaman. Kalau inersia-nya besar, maka benda akan susah diputar.
Sebaliknya, kalau inersianya kecil, maka benda akan mudah untuk diputar. Inersia ini punya dua jenis lho, guys. Ada inersia benda titik atau partikel dan benda tegar.
Untuk momen inersia untuk benda titik bisa dirumuskan sebagai berikut:
I = m.R
Keterangan:
I : momen inersia (kgm2)
m : massa benda (kg)
R : jari-jari (m)
Sedangkan untuk momen inersia benda tegar, rumusnya disesuaikan tergantung dengan benda yang akan dihitung.
Benda tegar yang dimaksud itu seperti apa? Contohnya adalah silinder berongga, seperti jam dan batang. Elo bisa lihat rumus-rumusnya seperti ini:
Momentum Sudut
Apa sih yang dimaksud dengan momentum sudut?
Momentum sudut atau L merupakan hasil perkalian antara momen inersia dengan kecepatan sudut benda.
Rumus momentum sudut adalah sebagai berikut:
L = Iω
Keterangan:
L : momentum sudut (kgm²/s)
I : momen inersia (kgm²)
ω : kecepatan sudut benda (rad/s)
Energi Kinetik Dinamika Rotasi
Energi kinetik ada dua bagian lho, guys. Ada energi kinetik translasi dan rotasi.
Gerak Translasi
Gerak translasi adalah suatu gerak yang arahnya lurus atau melengkung. Gerak ini udah sering kita pelajari sebelumnya. Jadi, pastinya udah gak bingung lagi ‘kan?
Contohnya pada gerak translasi itu apa sih? Misalnya ada balok dengan massa M ditarik ke kanan dengan kecepatan V.
Maka, rumus energi kinetik gerak translasi adalah sebagai berikut:
Ek = ½ m.v²
Keterangan:
Ek : energi kinetik (joule)
m : massa benda (kg)
v : kecepatan (m/s)
Gerak Rotasi
Gerak rotasi adalah suatu gerak yang arahnya mengalami perputaran terhadap poros tertentu. Nah, gerak ini dipengaruhi oleh torsi. Sebelumnya kita udah belajar juga tentang torsi.
Contohnya gerak rotasi itu apa? Contohnya adalah bola yang berputar pada porosnya. Maka, rumus energi kinetik gerak rotasi adalah sebagai berikut:
Ek = ½ I.ω²
Keterangan:
Ek : energi kinetik (joule)
I : momen inersia (kgm²)
ω : kecepatan sudut (rad/s)
Jawaban dari Pertanyaan
Langkah penyelesaian:
Jawaban: D