Momen Gaya (Torsi): Pengertian, Rumus, Contoh, Soal & Pembahasan

Momen gaya atau yang dikenal dengan torsi merupakan bagian penting yang harus dipahami ketika membahas dinamika rotasi benda tegar. Pada gerak rotasi suatu benda, momen gaya atau torsi menyebabkan benda tersebut berputar.

Pengertian Momen Gaya

Momen gaya atau torsi adalah besaran yang dapat menyebabkan rotasi suatu benda. Momen gaya atau torsi adalah besaran yang dipengaruhi oleh lengan serta gaya. Momen gaya atau torsi dilambangkan dengan simbol τ.

Misalnya, ketika seseorang ingin mendorong pintu hingga terbuka, gaya yang dibutuhkan untuk mendorong pintu akan berbeda di ujung pintu dan di tengah pintu. Gaya yang dibutuhkan untuk mendorong pintu di tengah lebih mudah daripada mendorong di ujung pintu.

Sebuah benda diberi gaya F yang menyebabkan benda tersebut mengalami percepatan. Arah gaya yang diberikan pada suatu benda mempengaruhi arah percepatan benda. Sebuah benda akan berotasi jika diberi gaya torsi. Oleh karena itu torsi sama dengan gaya untuk gerak translasi.

Torsi atau momen gaya menunjukkan kemampuan gaya untuk membuat benda berputar. Besarnya momen gaya atau torsi dipengaruhi oleh gaya yang diberikan dan juga jarak antara letak gaya dengan sumbu putar.

Pada Gambar 1 di atas terlihat bahwa gaya F sedang melakukan momen gaya dengan lengan gaya L menuju titik O. Adanya gaya F yang bekerja pada momen gaya tersebut menyebabkan titik O berputar ke arah putaran sesuai dengan arah gaya F (arah putaran searah jarum jam).

Terlihat dari tanda panah di atas bahwa besaran momen gaya τ merupakan besaran vektor karena memperhitungkan arah gaya dan arah gerak benda. Arah torsi mengikuti aturan putaran kanan.

Jika arah putarannya berlawanan arah jarum jam, berarti arah torsinya naik. Jika arah putaran searah jarum jam, maka arah torsinya ke bawah.

Ada dua jenis gaya momen, yaitu momen gaya negatif dan momen gaya positif. Jika suatu benda atau partikel memiliki beberapa momen gaya dalam satu bidang, maka resultan momen gaya tersebut adalah jumlah aljabar momen gaya tersebut.

Formula Momen Paksa

Besarnya momen gaya atau torsi dapat dihitung dengan mengalikan gaya kerja (F) dengan lengan gaya (L) yang saling tegak lurus. Berikut rumus momen gaya F di titik O yang merupakan hasil kali persilangan antara lengan gaya (L) dan gaya (F).

Besarnya gaya yang diberikan pada benda terhadap lengan gaya tidak selalu tegak lurus. Jika gaya yang diterapkan membentuk sudut tertentu, maka rumus untuk menghitung momen gaya adalah sebagai berikut:

τ = L x F sin θ

Informasi:

τ = Besar momen gaya (Nm)
L = panjang lengan gaya (m)
F = besarnya gaya yang diberikan pada benda (N)
θ = sudut yang terbentuk antara arah gaya dan arah lengan gaya

Panjang lengan gaya (L) adalah panjang garis yang ditarik dari sumbu rotasi hingga berpotongan tegak lurus dengan garis kerja gaya.

Jika gaya tegak lurus terhadap lengan gaya, sudut yang terbentuk adalah 90⁰. Nilai sin 90⁰ = 1. Ketika gaya tegak lurus lengan gaya, torsi maksimum diterapkan pada batang.

Sebaliknya jika gaya F sejajar dengan τ maka nilai sin θ adalah 0. Akibatnya nilai torsi yang dihasilkan adalah 0 dan batang tidak berputar.

Contoh Momen Gaya

1. Kegiatan Mengencangkan atau Mengendorkan Baut

Contoh momen gaya atau torsi adalah kegiatan seseorang mengencangkan baut pada tempatnya. Untuk mengencangkan baut lebih mudah, ada dua cara yang bisa digunakan, yaitu:

• Menggunakan model lengan panjang
• Gunakan gaya yang bagus

Dengan melakukan kedua cara diatas maka momen gaya atau torsi yang diberikan semakin besar.

2. Aktivitas Memutar Gagang Pintu

Tindakan memutar kenop pintu adalah contoh momen gaya dalam kehidupan sehari-hari. Saat Anda memutar kenop pintu, gaya akan diberikan pada gagangnya. Untuk menghasilkan momen gaya terbesar, tangan harus memutar pegangan pada titik terjauh dari sumbu pegangan.

Dengan memberikan momen gaya yang paling besar, handle pintu lebih ringan untuk diputar.

3. Permainan jungkat-jungkit

Momen gaya juga diberikan pada permainan jungkat-jungkit. Poros pada jungkat-jungkit berada pada titik tumpunya. Sedangkan titik kerja gaya berada pada kedua ujung papan yang ditunggangi anak. Sehingga lengan gaya adalah jarak masing-masing anak ke titik tumpu.

Jika posisi duduk pemain lebih jauh dari porosnya atau ke belakang, maka momen gaya dari pemain pada jungkat-jungkit ini lebih besar sehingga jungkat-jungkit berputar ke arah pemain.

Contoh Soal Momen Gaya

Pada titik 0 di bawah, tiga momen gaya bekerja dalam satu bidang dengan arah dan besarnya seperti pada gambar di bawah ini. F1 adalah 20 N di atas, F2 adalah 15 N dan F3 adalah 10 N di bawah. Hitunglah besarnya resultan momen gaya dari ketiga momen gaya di sekitar titik 0.

Kedua anak Ani dan Dinda naik jungkat-jungkit dengan berat Ani 20 kg dan berat Dinda 25 kg. Jarak setiap anak dari titik tumpu masing-masing adalah 0,8 m dan 1 m. Tentukan berapa besar torsi masing-masing?

Momen gaya atau torsi adalah besaran yang dapat menyebabkan partikel titik berotasi atau berotasi. Besarnya momen gaya atau torsi dipengaruhi oleh dua faktor yaitu panjang lengan gaya dan juga besarnya gaya. Besarnya momen gaya merupakan hasil perkalian antara gaya dan lengan yang saling tegak lurus.