LKS/XI/II/3.6/1

Nama : Kelompok :

MOMEN GAYA

TujuanSetelah melakukan percobaan/pengamatan siswa diharapkan dapat:

1. Bacalah secara cermat petunjuk dan langkah-langkah sebelum melakukan kegiatan.1. Bacalah buku-buku fisika kelas XI dan buku lain yang relevan dengan materi keseimbangan benda tegar dan dinamika rotasi.1. Tanyakan pada guru jika ada hal-hal yang kurang jelas.Petunjuk Belajar

Informasi Pendukung

Gambar 1. Burung mainan yang disangga pada bagian paruhnya..

KEGIATAN 1

Tujuan: .

Untuk melihat suatu benda diam menjadi bergerak translasi (lurus), kamu perlu mengerjakan gaya pada benda itu. Mirip dengan itu, untuk membuat suatu benda tegar berotasi (berputar) terhadap suatu poros tertentu, kamu perlu mengerjakan momen gaya (torsi) pada benda itu. Besaran-besaran apakah yang terkait dengan torsi? Untuk memahaminya, perhatikan gambar di bawah ini!

(a)(b)(c)

Gambar 2. Suatu gaya F yang bekerja pada sebuah kunci inggris dengan jarak yang berbeda.

Diskusikanlah pertanyaan di bawah ini bersama anggota kelompokmu!

1. Berdasarkan gambar di atas, jika kunci inggris diberi gaya tekan F, apa yang terjadi pada sekrup? . Kemanakah arah perputaran sekrup? (searah/berlawanan arah jarum jam) ....2. Jika pada gambar (2a) diberikan gaya F yang besarnya berbeda (misalkan 10 N dan 15 N), manakah yang lebih mudah untuk memutar sekrup? ..Mengapa demikian? .....Jadi, besar gaya F mempengaruhi kemampuan perputaran sekrup. Hubungan gaya F dengan kemampuan perputaran sekrup adalah 3. Letak gaya (r) adalah jarak dari poros (sekrup) ke titik gaya. Gambarkanlah r untuk masing-masing gambar di atas!4. Jika gaya F yang diberikan besarnya sama untuk ketiga gambar di atas, manakah cara yang lebih mudah untuk memutar sekrup? .. Dan manakah cara yang lebih sulit untuk memutar sekrup? .. Mengapa demikian? ..... .Jadi, letak gaya (r) juga mempengaruhi kemampuan perputaran sekrup. Hubungan letak gaya dengan kemampuan perputaran sekrup adalah .5. Jika kemampuan perputaran sekrup diistilahkan dengan momen gaya (torsi), maka dari jawaban nomor (2) dan (3) di atas diperoleh hubungan torsi dengan besar gaya dan letak gaya adalah:

Bagaimana jika gaya yang diberikan membentuk sudut terhadap garis poros? Untuk memahaminya, perhatikan gambar di bawah ini!

Gambar 3. Suatu gaya F yang bekerja pada sebuah kunci inggris dengan sudut

Diskusikanlah pertanyaan di bawah ini bersama anggota kelompokmu!

1. Berdasarkan gambar di atas, jika kunci inggris diberi gaya F yang membentuk sudut , kemanakah arah perputaran sekrup? (searah/berlawanan arah jarum jam) ...2. Lengan momen (l) didefenisikan sebagai ...Gambarkanlah lengan momen pada gambar 3 di atas! 3. Momen gaya (torsi) terhadap suatu poros didefenisikan sebagai hasil kali . dengan , dirumuskan: Jika , maka persamaan momen gaya (torsi) menjadi:

Satuan momen gaya (torsi) adalah .

Untuk lebih memahami konsep momen gaya, tentukanlah momen gaya pada gambar di bawah ini! Jelaskan jawabanmu!

................................................................................................................Kesimpulan

KEGIATAN 2

Tujuan: .

Gambar 4. Benda yang berputar mengitari suatu poros.

Misalkan, kamu memiliki sebuah batang ringan (anggap massa batang no0l) dengan panjang r. Salah satu ujung batang, yaitu titik O ditetapkan sebagai titik poros rotasi, sedangkan pada ujung lain dihubungkan sebuah partikel bermassa m, seperti pada Gambar 4. Kemudian sistem kamu putar terhadap poros O sehingga partikel bermassa m berotasi dengan kecepatan linear v (dengan kecepatan sudut ).

Energi kinetik rotasi partikel adalah: (1)Karena , maka persamaan diatas dapat ditulis sebagai: .

. (2)

Kecepatan linear v analog dengan kecepatan sudut . Jadi supaya persamaan (1) analog dengan persamaan (2), maka massa m haruslah analog dengan ...Inilah yang disebut dengan momen inersia (I).Dengan demikian, momen inersia didefenisikan sebagai hasil kali .dengan ., dirumuskan:..

Satuan momen inersia adalah .

Oleh karena momen inersia analog dengan massa, maka fungsi momen inersia sama dengan massa. Jika massa pada gerak translasi menyatakan ukuran kemampuan benda untuk mempertahankan kecepatan linearnya, maka momen inersia pada gerak rotasi menyatakan ...

.............Kesimpulan

GOOD LUCK

Yonaida Ikrayenti, S.Pd