Fisika lekat dengan kehidupan sehari-hari. Meski jarang disadari, rumus fisika seringkali dijumpai, lho. Contohnya, saat bermain jungkat-jungkit maupun mendorong pintu. Aktivitas tersebut melibatkan gaya yang menyebabkan perpindahan atau rotasi.
Untuk mengetahui seberapa besar momen gaya yang diberikan, kamu bisa menghitungnya menggunakan rumus momen gaya. Apa itu dan bagaimana cara menghitungnya? Yuk, belajar bareng IDN Times!
Ketika mendorong pintu, berarti kamu sedang memberikan gaya. Nah, gaya yang dihasilnya mampu membuat pintu bergerak dan terbuka. Hal tersebut berkaitan dengan momen gaya. Momen gaya alias torsi sendiri adalah gaya eksternal yang diberikan dan menyebabkan benda bergerak melingkar mengelilingi sumbu putarnya.
Ada beberapa faktor yang memengaruhi momen gaya atau torsi, seperti gaya yang diberikan ke titik lengan gaya dan jarak sumbu putar dengan letak gaya. Penerapan rumus momen gaya ini termasuk pada besaran vektor karena memiliki arah.
Lebih lanjut, momen gaya memiliki nilai positif jika benda berputar searah dengan putaran jam atau clockwise. Sebaliknya, momen gaya akan bernilai negatif ketika benda berputar tidak searah dengan jarum jam atau counter clockwise.
Untuk mengetahui seberapa besar momen gaya, dilakukan penghitungan menggunakan rumus torsi. Adapun formulanya seperti ini:
τ = r × F × sin θ
Sebagai penjelas, berikut keterangannya:
τ = momen gaya (Nm)
r = jarak sumbu putaran dengan titik gaya (m)
F = gaya yang diberikan kepada sistem (N)
Nilai θ = sudut yang dibentuk antara gaya dengan lengan gaya
Menghitung torsi berarti mencari tahu keefektifan gaya yang diberikan agar sebuah benda bisa berputar sesuai poros. Nah, untuk mengetahui gaya yang tegak lurus dengan lengan gaya (jarak titik poros ke gaya), rumus momen gaya yang digunakan yakni:
τ = F . r
Adapun menghitung momen gaya yang bekerja tegak lurus dengan lengan gaya (jarak titik poros ke gaya) dengan sudut tertentu (θ), rumus torsinya adalah:
τ = F . d = F . r . sin θ
Memahami konsep rumus momen gaya ini penting karena kamu bisa menjelajah lebih jauh mengenai benda tegar dan bagaimana menggunakannya. Ini dilakukan agar bisa mencapai hasil maksimal.
Terdapat beberapa penerapan momen gaya di kehidupan sehari-hari di antaranya jungkat-jungkit, pompa hidrolik, serta pemutar baut. Seluruhnya, memanfaatkan gaya agar benda dapat berputar pada titik porosnya.
Jika dijabarkan, rumus di atas menunjukkan secara singkat bahwa penentuan momen gaya berdasar pada tiga hal. Hal tersebut yakni besar kecilnya gaya, jarak gaya dari titik poros, dan arah gaya.
Besar kecilnya gaya (F)
Sebagaimana rumus dasar fisika, agar benda bisa berubah gerak, maka harus dikenai gaya. Ketika ingin membuat pergerakan yang besar, maka perlu gaya yang besar pula. Sebaliknya, kalau ingin menggeser sedikit, maka gaya yang diberikan lebih sedikit.
Begitu pula pada momen gaya. Ketika gaya yang diberikan sedikit, maka gerak melingkar yang timbul pun hanya kecil. Semakin besar gaya pada suatu titik, pun makin besar pula efek gaya yang ditimbulkan.
Jarak gaya dari titik poros (r)
Besarnya gaya yang diberikan, terpengaruh pula oleh jarak gaya dari titik poros. Semakin jauh jaraknya dari titik poros, maka semakin besar momen gaya yang tercipta.
Misalnya, pada gagang pintu. Porosnya adalah bagian kenop yang menempel pada daun pintu. Sementara, yang kamu pegang untuk membuka pintu adalah letak momen gaya. Semakin ujung luar kamu memegangnya, maka makin mudah pintu terbuka karena momen gaya yang timbul lebih besar.
Arah gaya
Selain dua hal di atas, arah gaya juga berpengaruh terhadap besaran momen gaya. Momen gaya terbesar dihasilkan ketika gaya yang diberikan tegak lurus atau 90 derajat terhadap benda.
Berbeda jika sudut arah gaya tidak 90 derajat. Ketika arah gaya kurang atau lebih dari sudut siku, maka momen gaya yang tercipta lebih kecil.
Sebuah benda memiliki panjang lengan 25 cm. Adapun gaya yang diberikan pada ujung lengan sebesar 20N. Sudut yang terbentuk antara gaya dengan lengan gaya yaitu 150 derajat. Lalu, berapa momen gaya benda tersebut ?
r =25 cm = 0,25 m
F = 20 N
θ = 150o
Karena τ = r F sinθ, maka:
τ = 0,25 x 20 x 150 derajat
τ = 2,5 Nm
Nah, buat kamu yang sedang belajar fisika, rumus momen gaya di atas biasanya akan akan muncul pada materi pelajaran kelas 11. Jadi, sebaiknya pahami dulu, ya, agar tidak bingung.