Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja

Monday, March 29, 2021

Torsi dan Aplikasinya pada Kehidupan Sehari-hari

torsi

Sahabat fisioner kali ini kita akan membahas topik tentang torsi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Terdapat beberapa penerapan torsi dalam kehidupan kita, misalnya membuka baut dengan kuncinya, membuka mur pada roda dengan kunci, membuka pintu engsel, dan yang lainnya. Sudah tahukah sahabat fisioner dengan torsi? Untuk lebih memahaminya silahkan sahabat fisioner mempelajari topik torsi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari berikut ini. 

Topik: Torsi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

1. Konsep Torsi

Apakah Torsi Itu?
Untuk melihat suatu benda diam menjadi bergerak translasi (lurus), anda perlu mengerjakan gaya pada benda itu. Analog dengan itu, untuk membuat suatu benda tegar berotasi (berputar) terhadap suatu poros tertentu, anda perlu mengerjakan torsi (dari bahasa latin torquere; memutar) pada suatu benda. Momen gaya atau torsi merupakan besaran yang mengakibatkan benda berotasi atau berputar. Besaran-besaran apakah yang berkaitan dengan torsi?
dr 3
Berdasarkan Gambar di atas, orang memberikan gaya kepada kunci sehingga kunci dapat memutar baut. Baut berfungsi sebagai sumbu rotasi, sedangkan perpanjangan garis gaya disebut garis kerja gaya. Jika gaya yang diberikan tangan (garis kerja gaya) tegak lurus terhadap lengan kunci, maka lengan kunci ini berfungsi sebagai lengan gaya. Namun, jika gaya yang diberikan tidak tegak lurus lengan kunci, maka lengan gaya merupakan jarak yang tegak lurus dari sumbu rotasi dengan garis kerja gaya.
dr 4
Sekarang coba perhatikan Gambar d atas! Untuk memutar baut, kedudukan tangan seperti gambar (c) lebih mudah dilakukan daripada kedudukan tangan pada gambar (b) dan (a). Sementara kedudukan tangan seperti gambar (b) lebih mudah dilakukan daripada seperti gambar (a). Gaya yang diperlukan untuk memutar baut pada kedudukan (c) lebih kecil dari gaya yang diperlukan pada gambar (b) atau (a). Berdasarkan fakta ini, besar gaya putar atau momen gaya tidak hanya ditentukan oleh besar gaya, tetapi juga panjang lengan gaya. Hubungan ketiga faktor ini, diberikan dengan persamaan berikut.
dr 5
Berdasarkan sifat perkalian silang dua vektor, besar momen gaya dapat dicari dengan rumus:
dr 6
Seperti halnya gaya F, torsi t juga termasuk vektor, yang memiliki besar dan arah. Bedanya, arah torsi hanya dua, searah atau berlawanan arah jarum jam. Kedua arah torsi ini cukup dibedakan dengan memberikan tanda positif atau negatif. Supaya konsisten dengan aturan matematika maupun aturan arah pada momentum sudut dan gaya Lorentz, penentuan arah positif untuk torsi mengikuti aturan putaran tangan kanan (Gambar berikut).
kaidah tangan kanan torsi

Aturan putaran tangan kanan untuk torsi

Putar keempat jari yang dirapatkan dari arah kepala vektor gaya F menuju arah poros rotasi melalui sudut terkecil, maka arah ibu jari menunjuk menyatakan arah torsi. Jika arah putaran keempat jari berlawanan arah jarum jam, torsi bertanda positif (+), sebaliknya jika arah putaran keempat jari searah jarum jam, torsi bertanda negatif (-).

2. Contoh Soal

Perhatikan gabar berikut ini!
Salah satu ujung sebuah jungkat-jungkit dinaiki anak yang beratnya 25 kg. Ujung satunya dinaiki anak yang beratnya 30 kg. Jarak masing-masing anak dari titik tumpu adalah 1 m dan 0,5 m. Berapa torsi masing masing, dan berapa torsi totalnya? Ke mana arah putaran batang ?
Penyelesaian:
Arah gaya dan sumbu rotasi membentuk sudut siku-siku (900), sehingga nilai sin θ = sin 900 = 1. Jika kita misalkan massa 25 kg mengakibatkan torsi 1 dan massa 30 kg menyebabkan torsi 2 maka:
τ1= r1.F1.sin θ = r1.(m1.g).1= r1. m1. g = (1 m)(25 kg)(9,8 m/det2)   = 245 Nm
τ2= r2.F2.sin θ = r2.(m2.g).1= r2. m2. g = (0,5 m)(30 kg)(9,8 m/det2) = 147 Nm
Torsi satu membuat jungkat jungkit bergerak searah arah jarum jam, torsi kedua membuat jungkat-jungkit bergerak berlawanan arah jarum jam. 
Besar torsi total adalah :
τ1– τ2= 245 – 147 = 98 Nm, arah putaran searah jarum jam.

3. Aplikasi torsi dalam kehidupan sehari-hari

Torsi

Terdapat beberapa penerapan torsi dalam kehidupan kita, misalnya membuka baut dengan kuncinya. Yang bertindak sebagai pemberi gaya atau torsi adalah tangan manusia, baut sendiri menjadi pusat rotasi dan jarak baut ke posisi tangan (melalui kunci) disebut dengan lengan gaya. Contoh lainnya adalah membuka pintu engsel, pada kasus ini yang menjadi pemberi gaya adalah tangan kita sedangkan pusat rotasi adalah bagian as engsel. 

Demikianlah penjelasan tentang torsi dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga memberikan wawasan dan memberikan semangat untuk senantiasa belajar fisika.

Artikel lainnya:

No comments:

Post a Comment