ROTASI BENDA TEGAR DAN KESEIMBANGAN STATIK DAN KINETIK

ROTASI BENDA TEGAR DAN KESEIMBANGAN STATIK DAN KINETIK

Suatu partikel hanya dapat mengalami gerak translasi (gerak lurus) saja, sedangkan benda tegar selain dapat mengalami gerak translasi juga dapat bergerak rotasi yaitu gerak mengelilingi suatu poros.

Sekarang mari kita tinjau sebuah pintu. Apabila kita mendorong pintu tersebut, maka pintu akan berputar sesuai dengan arah dorongan gaya yang diberikan. Gaya dorong yang menyebabkan pintu berputar selalu berjarak tertentu dari poros putaran. Apabila kita beri gaya dorong tepat di poros, niscaya pintu itu tidak akan berputar. Jarak poros putaran dengan letak gaya dinamakan lengan momen. Jadi, bisa dikatakan perkalian gaya dan lengan momen ini yang menyebabkan benda berputar. Besaran ini dinamakan torsi atau momen gaya.

Pengertian torsi dalam gerak rotasi serupa dengan gaya pada gerak translasi yaitu sebagai penyebab terjadinya gerak. Menurut hukum Newton, benda bergerak disebabkan oleh gaya. Prinsip ini juga berlaku pada gerak rotasi yang berarti benda bergerak rotasi disebabkan oleh torsi.

·         Momen Gaya

Momen gaya merupakan besaran vektor yang nilainya sama dengan hasil kali antara gaya dengan jarak dari titik poros arah tegak lurus garis kerja gaya.

Benda yang diam akan berotasi jika pada benda tersebut bekerja suatu besaran yang disebut momen gaya (torka) juga ketika benda yang sedang berotasi akan mengalami perubahan kecepatan sudut bila pada benda tersebut bekerja momen gaya. Momen gaya sering disebut dengan momen putar atau torsi, diberi lambang τ.

·         Momen Kopel

Kopel adalah pasangan dua buah gaya yang mempunyai garis kerja sejajar (tidak berhimpit), sama besar dan berlawanan arah. Momen kopel didefinisikan sebagai perkalian salah satu gaya dengan jarak tegak lurus antara kedua garis gaya tersebut.Momen kopel adalah momen gaya yang diakibatkan pasangan dua gaya yang sama besarnya dan arahnya berlawanan tetapi tidak segaris kerja. Momen kopel disimbolkan M.

·         Momentum Anguler

Momentum sudut (L) adalah hasil kali momen kelembaman I dan kecepatan sudut. Momentum sudut merupakan besaran vector, sehingga mempunyai besar ( nilai ) dan arah.Hukum kekekalan momentum linear adalah ketika gerak translasi sistem benda tidak bekerja gaya luar maka pada system benda besarnya tetap ( kekal ). Apabila pada system benda yang sedang berotasi tidak ada momen gaya luar yang bekerja, maka momentum sudut system benda besarnya tetap ( kekal ) atau tidak mengalami perubahan. Akibat hukum kekekalan momentum sudut adalah perubahan momen inersia yang menyebabkan perubahan kecepatan sudut. Sehingga apabila momen inersia bertambah besar maka kecepatan sudut akan berkurang, dan sebaliknya.

Suatusistemdikatakansetimbangstatikjikasistemtersebutdiamtidakbergerak. Kondisitersebutmemenuhi:

—  ΣF_x = 0

—  ΣF_y = 0

—  Στ_z = 0

—  P = 0

Padasuatubenda yang bergerak, kitadapatmenentukanenergikinetikbendatersebutdenganmenjumlahkanenergikinetiktiap-tiappartikelnya:

Padasebuahbenda yang berputar, tiappartikelnyamemilikiω yang serbasama, v = ωr_i. Sehingga:

Yang mana I=Σm_ir_i²merupakanmomeninersia: