Konsep Momen Gaya atau Torsi

Apa yang menyebabkan suatu benda berputar? Suatu gaya luar yang bekerja pada suatu benda dapat menyebabkan benda berputar ataupun tidak. Ketika gaya luar tepat bekerja pada poros putar, gaya tersebut tidak akan menimbulkan putaran pada benda. Sebaliknya ketika gaya bekerja pada lengan gaya tertentu yang memiliki jarak terhadap poros putar, gaya tersebut akan menimbulkan putaran pada benda. Keefektifan suatu gaya untuk memutar suatu benda dinamakan momen gaya atau torsi. Besar momen gaya ini sangat bergantung pada gaya, lengan gaya, dan arah gaya terhadap lengan gaya. Momen gaya atau torsi ini merupakan besaran vektor. Arah momen gaya tersebut sesuai dengan kaidah tangan kanan. Untuk lebih jelasnya, marilah perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar di atas merupakan suatu batang yang diengsel di titik O. Pada batang tersebut bekerja gaya F pada ujung batang yang mempunyai sudut theta terhadap arah horizontal. Gaya tersebut pada akhirnya menyebabkan benda berputar. Dari gambar terlihat bahwa gaya yang tegak lurus terhadap vektor lengan gaya lah yang menyebabkan benda berputar. Sehingga definisi vektor torsi sebagai berikut:

Tau menunjukkan torsi atau momen gaya (Nm), L menunjukkan lengan gaya (m), dan F adalah gaya (N) serta theta adalah sudut antara arah gaya F dengan vektor lengan gaya. Yang harus diperhatikan dalam torsi adalah arah putaran yang dihasilkan. Dalam kajian ini araha putaran searah jarum jam (+) dan berlawanan putaran jam (-).

Kaji-1: Perhatikanlah ketiga sistem di bawah ini. Di bawah ini terdapat tiga buah sistem yang masing masing panjang batangnya adalah 4m.

Tentukanlah torsi terhadap titik O untuk masing-masing gambar di atas!

Jawab: 

Torsi untuk gambar satu (1)  dapat dihitung sebagai berikut ini:




Torsi untuk gambar dua (2) dapat dihitung sebagai berikut ini:




Torsi untuk gambar tiga (3) dapat dihitung sebagai berikut ini:

Latih-1: Perhatikanlah ketiga sistem di bawah ini. Di bawah ini terdapat tiga buah sistem yang masing masing panjang batangnya adalah 4m.

Tentukanlah besar torsi yang bekerja pada titik acuan O dan tentukan pula arah putaran batang yang dihasilkan oleh masing-masing torsi tersebut!

Kaji-2: Di bawah ini terdapat dua sistem batang yang dikenai oleh beberapa gaya seperti terlihat pada gambar. 

Panjang masing-masing batang adalah 4m dan titik A berada ditengah tengah batang. Selain itu titik B pada gambar (2) berada pada jarak seperempat panjang batang dari ujung terdekatnya. Tentukanlah torsi yang bekerja pada batang terhadap titik O pada masing-masing batang tersebut!

Jawab:

Besaran yang diketahui.


Torsi pada titik O pada batang (1) adalah:




Torsi pada titik O pada batang (2) adalah:

Latih-2: Di bawah ini terdapat dua sistem batang yang dikenai oleh beberapa gaya seperti terlihat pada gambar.

Panjang masing-masing batang adalah 4m dan titik A berada ditengah tengah batang. Selain itu titik B pada gambar (2) berada pada jarak seperempat panjang batang dari ujung terdekatnya. Tentukanlah torsi yang bekerja pada batang terhadap titik O pada masing-masing batang tersebut!