Momen Gaya (Torsi ) dan Momen Inersia

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, kamu tentu udah mempelajarinya ya waktu SD, seperti jungkat-jungkit dan gunting kuku.

Kita ambil contoh pintu. Ketika kamu ingin membuka pintu, kamu 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 kamu atau orang yang membuka pintu, dan lengan (jarak terhadap titik tumpu).

Ilustrasi momen gaya/torsi pada saat membuka pintu (sumber gambar: video animasi Zenius)

Nah, jadi besar kecilnya torsi dipengaruhi oleh poros/titik tumpu, gaya, dan jarak/lengan. Torsi merupakan perkalian antara gaya dan jarak. Kalau dituliskan rumusnya akan menjadi seperti berikut ini:

τ = F.r

Keterangan:

τ : momen torsi (Nm)

F : gaya (N)

r : jarak gaya terhadap poros (m)

Oh iya, guys. Torsi juga ternyata memiliki arah lho. Kalau arahnya berlawanan dengan jarum jam, berarti nilainya positif. Sedangkan, kalau searah jarum jam, maka bernilai negatif. Torsi juga akan bekerja maksimal ketika gaya yang diberikan tegak lurus, yang berarti 90 derajat. Tapi, kalau gayanya tidak tegak lurus itu bagaimana? Tentunya akan lebih sulit, rumusnya pun akan berbeda. Bisa dilihat pada ilustrasi berikut ini.

 

Ilustrasi torsi ketika gaya yang diberikan tidak tegak lurus/miring (sumber gambar: video materi Zenius)

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 inersianya 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/partikel dan benda tegar.

Untuk momen inersia untuk benda titik bisa dirumuskan sbb:

I = m.R2

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.