Home / Fisika / Momen Gaya (Torsi)

Momen Gaya (Torsi)

  • 8 min read

Penulis : Deyan Prashna, Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia 2016

Momen gaya atau juga disebut sebagai torsi merupakan besaran gaya yang bekerja pada suatu benda dengan salah satu sisi dibuat statis (posisi sumbu rotasi) dan sisi lain merupakan tempat gaya bekerja, dimana menyebabkan benda bergerak rotasi terhadap sumbu putarnya. Torsi dipengaruhi oleh besar gaya yang diberikan dan lengan momen. Besar torsi sebanding dengan gaya yang diberikan dan lengan momen. Torsi memiliki hubungan dengan momen inersia dan momentum sudut. Torsi bernilai positif jika gerakannya searah dengan arah jarum jam dan bernilai negatif jika berlawanan dengan arah jarum jam.

Apakah kamu tahu tentang momen gaya? Gagang pintu pada daun pintu bekerja berdasarkan prinsip momen gaya loh… Sehingga kamu dapat dengan mudah dalam membuka pintu. Lantas, apa itu momen gaya dan bagaimana prinsip kerjanya? Yuk, simak artikel ini untuk mengetahui jawabannya.

Pengertian Momen Gaya

Momen gaya atau juga disebut sebagai torsi merupakan besaran turunan yang menyatakan gaya yang bekerja terhadap sumbu rotasi benda sehingga bendanya dapat berputar. Sumbu rotasi berada di ujung benda serta gaya yang diberikan berada di bagian lainnya.

Umumnya ujung benda tersebut (sumbu rotasi) berada pada posisi yang tetap (statis). Torsi hanya bekerja pada benda yang berotasi.

Gaya yang bekerja pada benda yang bertranslasi akan menyebabkan benda bergerak lurus (Gerak Lurus Beraturan – GLB) atau pun tidak (Gerak Lurus Berubah Beraturan – GLBB).

Prinsip kerja torsi sesuai dengan hukum I Newton yang juga disebut sebagai hukum Inersia, dimana hukum tersebut mengatakan bahwa setiap benda diam akan tetap diam dan setiap benda yang bergerak akan tetap bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama kecuali jika ada gaya luar (gaya eksternal) yang mengubah kecepatan dan arah gerak tersebut. Berikut rumus dari hukum I Newton:

dimana 1 merupakan penjumlahan gaya atau resultan gaya (N), dan angka nol menunjukkan bahwa gayanya konstan dan bukan berarti tidak ada.

Torsi dipengaruhi oleh faktor-faktor yaitu, besar gaya yang diberikan, dan lengan gaya (lengan momen) terhadap sumbu putar. Torsi merupakan besaran vektor (memiliki nilai dan juga arah) dengan satuan Newton meter (Nm) karena gaya dan jarak mempengaruhi besar torsi.

Arah torsi bisa bernilai positif dan negatif. Bernilai positif jika arah geraknya searah dengan arah jarum jam (clockwise), sedangkan bernilai negatif jika arah geraknya berlawanan dengan arah jarum jam (counter clockwise).

Berikut ilustrasi mengenai torsi:

momen gaya

Berdasarkan ilustrasi tersebut, lengan momen merupakan jarak (lintasan) dari sumbu putar terhadap benda atau pusat massa benda dimana gaya diberikan. Semakin besar jarak lengan gaya terhadap sumbu putar maka torsi yang diberikan akan semakin besar sehingga putarannya akan semakin cepat, dan sebaliknya.

Semakin besar lengan momen maka torsi akan semakin besar, dan sebaliknya. Contoh penerapan torsi adalah pada gagang pintu di daun pintu dimana posisinya harus dibuat sebaik mungkin agar memudahkan kita ketika membuka pintu.

Rumus Momen Gaya (Torsi)

Berdasarkan gambar 1, torsi dapat dirumuskan sbb:

rumus momen gaya torsi

dimana merupakan torsi (Nm), merupakan lengan momen (m), dan merupakan gaya yang diberikan (N).

Jika gaya yang diberikan membentuk sudut, maka pers. (2) menjadi:

momen gaya membentuk sudut

dimana merupakan besar sudut yang dibentuk antara gaya dengan lengan momen pada benda.

Hubungan Torsi dengan Momen Inersia

Momen inersia merupakan kemampuan suatu benda untuk mempertahankan keadaannya baik itu dalam bentuk keadaan diam bagi benda yang diam atau pun dalam keadaan bergerak dengan kecepatan yang konstan bagi benda yang bergerak. Momen inersia juga dapat dikatakan sebagai kemampuan suatu benda untuk beputar pada porosnya.

Momen inersia dipengaruhi oleh massa benda, geometri benda, posisi sumbu putar, dan lengan momen. Berikut rumus umum momen inersia:

rumus momen inersia

dimana I merupakan momen inersia , m merupakan massa benda (kg), dan merupakan jarak ke sumbu putar (m).

Benda yang berotasi juga memenuhi hukum II Newton dimana menyatakan bahwa percepatan yang dialami oleh benda yang bergerak sebanding dengan resultan gaya yang bekerja pada benda dan berbanding terbalik dengan massanya. Berikut rumus dari hukum II Newton:

rumus hukum 2 newton

dimana e merupakan penjumlahan gaya atau resultan gaya (N), m merupakan massa benda (kg), dan a merupakan percepatan benda .

Hubungan antara torsi dengan momen inersia adalah sbb:

dimana merupakan torsi (Nm), I merupakan momen inersia , dan merupakan percepatan sudut benda .

Bagi kamu yang ingin mengetahui lebih dalam tentang momen inersia, kamu dapat membaca artikel momen inersia.

Momentum Sudut

Momentum sudut merupakan kemampuan suatu benda untuk bergerak rotasi sehingga membentuk sudut tertentu terhadap sumbu putar. Momentum sudut hanya dimiliki oleh benda yang bergerak rotasi (melingkar) sehingga membentuk lintasan tertutup (lintasan khayal) yang dimulai dari titik awal benda bergerak dan berakhir di titik benda bergerak tersebut.

Rumus dari momentum sudut yaitu:

rumus momentum sudut

dimana L merupakan momentum sudut , I merupakan momen inersia , dan merupakan kecepatan sudut (rad/s).

Kecepatan sudut memiliki rumus sbb:

rumus kecepatan sudut

dimana v merupakan kecepatan benda (m/s), dan r merupakan panjang lintasan benda (m).

Sehingga pers. (7) dengan dihubungkan pers. (4), dapat berubah menjadi

Energi Kinetik Rotasi

Energi pada suatu benda dapat dibedakan menjadi energi potensial dan energi kinetik. Penjumlahan dari keduanya dinamakan sebagai energi mekanik.

Energi kinetik rotasi merupakan energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak rotasi. Energi kinetik rotasi memiliki hubungan yang erat dengan momen inersia, berikut rumusnya:

energi kinetik rotasi

dimana merupakan energi kinetik rotasi (J), I merupakan momen inersia , merupakan kecepatan sudut (rad/s).

Jika suatu benda selain melakukan gerak rotasi dan gerak translasi, maka geraknya disebut sebagai gerak menggelinding. Total energinya dinamakan sebagai energi mekanik dimana rumusnya terdiri dari energi kinetik translasi dan rotasi, rumusnya sbb:

rumus rotasi

Bagi kamu yang ingin mengetahui lebih dalam tentang energi, maka kamu dapat membaca artikel energi dan usaha.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa momen gaya atau torsi adalah besaran gaya yang bekerja pada suatu benda di salah satu sisi benda dengan sisi lain dalam keadaan tetap (posisi sumbu putatr) yang menyebabkan benda tersebut bergerak rotasi terhadap sumbu putarnya. Prinsip torsi berdasarkan hukum I Newton dan hanya berlaku bagi benda yang bergerak rotasi.

Torsi memiliki energi kinetik rotasi. Torsi memiliki hubungan dengan besaran fisika lainnya, seperti momen inersia dan momentum sudut.

Torsi merupakan besaran vektor (memiliki nilai dan arah). Torsi bernilai positif jika gerakannya searah jarum jam, dan bernilai negatif jika gerakannya berlawanan arah jarum jam.

Demikian, pembahasan mengenai momen gaya atau torsi. Semoga pembahasannya mudah dimengerti dan dapat menjawab pertanyaan kamu terkait momen gaya atau torsi.

Sekian, terimakasih.

Daftar Pustaka

  • 4muda. 2017. Energi pada Gerak Rotasi. Diperoleh dari https://www.4muda.com/energi-pada-gerak-rotasi/amp/ (diakses pada 27 Juni 2020).
  • ardra.biz. Momen Gaya dan Inersia Dinamika Gerak Rotasi Pengertian Contoh Soal Rumus Perhitungan. Diperoleh dari https://ardra.biz/tag/pengertian-momentum-sudut/ (diakses pada 27 Juni 2020).
  • Ibadurrahman. Dinamika Rotasi. Diperoleh dari https://www.studiobelajar.com/dinamika-rotasi/https://www.studiobelajar.com/dinamika-rotasi/ (diakses pada 27 Juni 2020).
  • Prashna, Deyan. 2020. Hukum Newton (Gerak). Diperoleh dari https://bacaboy.com/hukum-newton/#:~:text=Hukum%20II%20Newton,-Hukum%20II%20Newton&text=Perbedaan%20dengan%20hukum%20I%20Newton,yang%20bergerak%20mengakibatkan%20terjadinya%20percepatan. (diakses pada 27 Juni 2020).
  • Prashna, Deyan. 2020. Momen Inersia. Diperoleh dari https://bacaboy.com/momen-inersia/ (diakses pada 27 Juni 2020).
  • Prashna, Deyan. 2020. Usaha dan Energi. Diperoleh dari https://bacaboy.com/usaha-dan-energi/#:~:text=Satuan%20energi%20dan%20usaha%20dalam,1%20meter%20(sesuai%20dengan%20pers. (diakses pada 27 Juni 2020).
  • Rahmah, Azzahra. 2019. Momen Gaya (Torsi) Adalah – Pengertian, Rumus, Dan Contoh Soal. Diperoleh dari https://rumus.co.id/momen-gaya-torsi-adalah/ (diakses pada 27 Juni 2020).

Baca juga