Dinamika gerak rotasi memiliki kaitan erat dengan dinamika partikel dan Hukum II Newton. Untuk mengerti dinamika rotasi, maka kita juga harus paham mengenai kesetimbangan benda tegar.
Kesetimbangan benda tegar ini berkaitan erat dengan Hukum I Newton. Konsep kesetimbagan benda adalah ΣF=0 dan Στ=0 (torsi).
Baca Juga: Dimensi dalam Fisika: Definisi dan Manfaatnya dalam Kehidupan
Adapun kesetimbangan terjadi ketika suatu benda menjadi benda dengan titik ΣF=0. Lantas, apa itu dinamika rotasi yang berkaitan?
Tentang Dinamika Gerak Rotasi
Pengertian dari dinamika rotasi merupakan ilmuwan yang mempelajari pergerakan benda. Mereka menjadi dinamika rotasi ketika berputar pada poros atau titik tumpunya.
Terdapat beberapa hal yang mempengaruhi dinamika rotasi ini. Misalkan saja gaya, percepatan, torsi, kecepatan, massa, dan lain sebagainya.
Pada dasarnya, dinamika rotasi menggunakan konsep Hukum II Newton, yaitu ΣF= m.a.
Akan tetapi, karena benda berotasi pada porosnya dan terpengaruh oleh torsi, rumus tersebut berubah menjadi:
Στ = I.α
Keterangan:
- ΣF : resultan gaya (N)
- m : massa/ukuran kelembaman (kg)
- a : percepatan (m/s2)
- Στ : momen torsi (Nm)
- I : momen inersia (kgm2)
- α : percepatan sudut (rad/s)
Jika mempelajari dinamika rotasi, maka akan terdapat berbagai rumus dengan bentuk baru dari gerak lurus atau translasi.
Momen Gaya atau Torsi
Dalam dinamika gerak rotasi, terdapat momen gaya atau torsi yang berarti suatu kecenderungan gaya untuk memutar benda tagar terhadap titik poros tertentu.
Baca Juga: Hukum Kekekalan Massa Kimia: Sejarah, Bunyi, Beserta Contohnya
Dengan kata lain, torsi merupakan gaya yang dapat menyebabkan benda bergerak, melingkar, dan berputar. Namun torsi atau momen gaya memiliki nilai positif pada gaya yang menyebabkan benda berputar searah dengan jarum jam.
Sedangkan jika benda berputar berlawanan arah jam, maka torsi akan menyebabkan nilai negatif.
Konsep torsi atau momen gaya masuk ke dalam dunia sains pertama berkat seorang teknisi bernama J. Thomson. Akan tetapi, sebenarnya konsep torsi ini sudah ada jauh semenjak adanya konsep tuas yang Archimedes temukan.
Contoh mudah dari torsi adalah pintu. Ketika kita akan membuka pintu, maka engsel harus berputar terlebih dahulu. Agar dapat bekerja dengan lancar, maka engsel pintu akan mempengaruhi torsi sebagai titik tumpunya.
Gaya yang bekerja berupa kita yang membuka pintu dan lengan yang merupakan jarak terhadap titik tumpu. Jadi, singkatnya besar kecil torsi sangat bergantung dengan poros atau titip tumpu, gaya, dan jarak atau lengannya.
Berikut ini rumus torsi yang merupakan perkalian antara gaya dan jarak:
τ = F.r
Keterangan:
- τ : momen torsi (Nm)
- F : gaya (N)
- r : jarak gaya terhadap poros (m)
Selain momen gaya, ada juga momen inersia yang merupakan derajat kelembaban. Jika inersia besar, maka benda akan sulit berputar. Sebaliknya, benda akan mudah berputar saat inersianya kecil.
Berikut ini rumus dari gaya inersia dalam dinamika gerak rotasi:
I = m.R
Keterangan:
- I : momen inersia (kgm2)
- m : massa benda (kg)
- R : jari-jari (m)
Momentum Sudut
Selanjutnya di dinamika benda rotasi adalah momentum sudut. Lalu, momentum sudut memiliki arti sebagai tingkat kesulitan benda untuk mengubah arah berputarnya.
Baca Juga: Penerapan Hukum Pascal di Dalam Kehidupan dan Persamaan Rumusnya
Momentum sudut yang memiliki lambang L merupakan hasil dari perkalian kecepatan sudut benda dengan momen inersia . Dengan begitu maka rumus momentum sudut adalah:
L = I ω
Keterangan:
- L : momentum sudut (kgm²/s)
- I : momen inersia (kgm²)
- ω : kecepatan sudut benda (rad/s)
Energi Kinetik Dinamika Rotasi
Terdapat energi kinetik di dalam dinamika gerak rotasi. Mereka terbagi dua, yaitu translasi dan rotasi.
1. Gerak Translasi
Jenis energi pertama merupakan gerak translasi. Tetapi, translasi sendiri merupakan suatu gerak yang arahnya lurus atau melengkung.
Rumus energi kinetik gerak translasi adalah:
Ek = ½ m.v²
Keterangan:
- Ek adalah energi kinetik (joule)
- m adalah massa benda (kg)
- v adalah kecepatan (m/s)
2. Gerak Rotasi
Jenis kedua dari energi kinetik adalah gerak rotasi. Sedangkan gerak rotasi merupakan sebuah gerak yang arahnya telah mengalami perputaran terhadap suatu poros tertentu.
Contoh mudah dari gerak rotasi adalah bola yang berputar pada porosnya. Berikut ini rumus gerak rotasi:
Ek = ½ I.ω²
Untuk keterangannya:
- Ek adalah energi kinetik (joule)
- I adalah momen inersia (kgm²)
- ω adalah kecepatan sudut (rad/s)
Anda perlu memahami konsep dan komponen dari dinamika gerak rotasi. Konsep ini sebenarnya dapat dengan mudah kita temukan pengaplikasiannya di kehidupan, mulai dari pintu rumah, gangsing, baut kunci inggris, dan lain sebagainya. (R10/HR-Online/Editor-Ndu)
