GERAK
ROTASI, PUSAT MASSA DAN BENDA TEGAR
Pendahuluan
: Pada pembelajaran kali ini kita akan membahas tentang gerak rotasi, pusat
massa dan benda tegar. Berikut akan dijelas kan apa itu gerak rotasi, pusat
massa dan benda tegar. Selamat membaca J J !!!
A. Gerak Rotasi
Rotasi adalah perputaran benda pada suatu
sumbu yang tetap. Sedanngkan gerak rotasi adalah gerakan pada bidang datar yang
lintasannya berupa lingkaran. Misalnya perputaran gasing dan perputaran bumi
pada porosnya. Akibat dari gerak rotasi ini benda akan mengalami gaya
sentrifugal yaitu jenis gaya dalam ilmu fisika yang mengakibatkan benda akan
terlempar keluar.hal ini akan nampak terasa pada saat kita naik mobil yang
melewati tikungan lingkaran. Pada saat mobil bergerak melingkar dengan kecepatan
agak tinggi, maka penumpang dalam mobil akan merasa terlempar kesamping (kesisi
luar lingkaran itu) akibat dari gaya sentrifugal.
1. Momen Gaya (torsi) Pada Gerak
Rotasi
Benda dapat melakukan gerak
rotasi karena adanya momen gaya. Momen gaya timbul akibat gaya yang bekerja
pada benda tidak tepat pada pusat massa. Secara matematis dapat dituliskan sbb
:
Т = F x d
Karena d = r x sin θ, maka persamaan diatas menjadi, sbb :
T = F x r x sin θ
Dengan :
T = momen gaya (Nm)
d = lengan gaya (m)
F = gaya (N)
r = jari-jari (m)
momen gaya menyebabkan benda
berotasi. Jika benda berotasi searah jarum jam maka torsi yang bekerja pada
benda bertanda positif. Sebaliknya, jika benda berotasi dengan arah berlawanan
jarum jam maka torsi akan bertanda negatif.
2. Momen Inersia Pada Gerak
Rotasi
Adalah ukuran kelambanan suatu benda untuk
berputar terhadap porosnya. Nilai momen inersia suatu benda bergantung kepada
bentuk benda dan letak sumbu putar benda tersebut.
Momen inersia dilambangkan dengan I,
satuannya dalam SI adalah Kg/m2. Nilai momen inersia sebuah partikel
yang berotasi dapat ditentukan dengan kuadrat jarak partikel tersebut dari
titik pusat rotasi. Factor m x R2 merupakan momen inersia titik
terhadap sumbu putarnya. Secaara matematis dapat dituliskan sbb :
I = m x R2
Keterangan :
I = momen Inersia (kgm2)
r = jari-jari (m)
m = massa partikel atau titik (kg)
3. Momentum Sudut Pada Gerak
Berotasi
Apabila momentum sudut
dihubungkan dengan momen inersia maka diperoleh persamaan sbb :
L = l x w
Dengan :
v = kecepatan linear (m/s)
L = momentum sudut (kg m2s-1)
m = massa partikel/titik (kg)
r = jarak partikel ke sumbu
putar (m)
w = kecepatan sudut (rad/s)
I = momen inersia (kg m2)
4. Momen Kopel Pada Gerak Rotasi
Kopel adalah pasangan dua
gaya sama besar dan berlawanan arah yang garis-garis kerjanya sejajar tetapi
tidak berimpit. Besarnya kopel dinyatakan dengan momen kopel (M), yaitu hasil
perkalian salah satu gaya dengan jarak tegak lurus antara dua gaya tersebut.
Secara matematis dapat dituliskan sbb :
M
= F x d
Dengan
:
M
= momen kopel (Nm)
F
= gaya (N)
d
= jarak antar gaya (m)
pengauh kopel pada suatu
benda memungkinkan benda tersebut berotasi. Jika kopel berotasi searah dengan
jarum jam maka diberi tanda negatif (-) dan jika berlawanan dengan jarum jam
diberi tanda positif (+).
Contok kopel adalah gaya gaya
yang bekerja pada jarum kompas didalam medan magnetic bumi. Pada kutub utara
dan kutub selatan jarum bekerja gaya yang sama besar tetapi arahnya berlawanan.
B. Pusat Massa
Pusat massa suatu benda adalah titik dimana
jika gaya pada system massa sama dengan nol. Secara sistematis dapat dituliskan
sbb :
M
= Fe
C. Kesetimbangan Benda Tegar
Kesetimbangan
adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama
dengan nol. Kesetimbangan biasanya terjadi pada :
Benda
diam, seperti : semua bangunan gedung, jembatan, pelabuhan, dll
Benda
yang bergerak lurus beraturan, seperti : gerak meteor diruang hampa, gerak
kereta api diluar kota, electron mengelilingi inti atom, dll.
Benda
tegar adalah benda yang tidak berubah bentuknya Karena pengaruh gaya dari luar.
Kesetimbangan benda tegar dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Keseimbangan Partikel
Partikel adalah benda yang
ukurannya dapat diabaikan dan hanya mengalami gerak translasi ( tidak mengalami
gerak rotasi ).
2. Keseimbangan Benda
Momen gaya merupakan besaran
vektor yang nilainya sama dengan hasil kali antara gaya dengan jarak dari titik
poros arah tegak lurus garis kerja gaya. Dirumuskan T = F.I
Syarat
– syarat Keseimbangan Statis Benda Tegar
1. Pada hukum II newton, berlaku
benda akan bergerak lurus dimana arah gerakan
benda = arah gaya total. Bisa disimpulkan bahwa untuk membuat benda diam
maka gaya total harus lah sama dengan nol. Secara matematis dapat disimpulkan :
∑ F = m.a
2. Dalam dinamika rotasi, kita
belajar bahwa jika terdapat torsi total yang bekerja pada sebuah benda maka
benda akan melakukan gerak rotasi. Dengan demikian agar benda tidak berotasi
maka torsi total harus sama dengan nol. Torsi total sama dengan jumlah semua
torsi yang bekerja pada benda.
Jenis
– Jenis Kesetimbangan
1. Kesetimbangan Stabil
Misalnya mula-mula benda
diam, dalam hal ini tidak ada gaya total atau torsi total yang bekerja pada
benda tersebut. Jika pada benda yang dikerjakan gaya atau torsi benda akan
bergerak. Benda dikatakan berada dalam keseimbangan stabil, jika benda bergerak
benda kembali lagi keposisi semula. Dalam hal ini yang menyebabkan benda
bergerak kembali ke posisi semula adalah gaya total atau torsi total yang
muncul setelah benda bergerak.
2. Kesetimbangan Labil
Sebuah benda dikatakan berada
dalam keseimbangan labil apabila setelah bergerak, benda bergerak lebih jauh
lagi dari posisi nya semula.
3. Kesetimbangan Netral
Sebuah benda dikatakan benda
berada dalam keseimbangan netral jika setelah digerakkan benda tersebut tetap
diam diposisinya yang baru (benda tidak bergerak kembali keposisi semula benda
juga tidak bergerak menjauhi posisi semula).
Sumber :
Fisikazone.com>Home>Fisika
SMA>2016>09>06.kelas XI
Paradox.blogspot.com/2012/02/pusatmassadanbendategar
www.pengharapan.com>home>pendidikanfisikaSMA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar