EKSPERIMEN FISIKA - PEMBUATAN ALAT PRATIKUM PENENTUAN MOMEN GAYA

 

JUDUL : PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM PENENTUAN MOMEN GAYA

 

A.    Konsep Dasar

 

1.      Benda Tegar

Benda tegar dipandang sebagai kelompok (sistem) partikel dengan posisi tiap partikelnya relatif tetap walaupun mereka dikenai gaya. Dengan demikian, benda tegar didefinisikan sebagai sistem partikel dengan jarak antar posisi partikel selalu tetap. Benda tegar dipertahankan oleh gaya internal yang disebut gaya pengendali (constraint). Posisi partikel benda tegar seolah-olah terhubung oleh batang-batang tanpa berat (diasumsikan massanya hanya massa partikelnya saja). Gerakan benda tegar bentuknya tetap dan dapat dianggap sebagai benda tunggal, yaitu sebagai gerak pusat massa benda tersebut. Benda tegar umumnya berupa benda padat. (Trustho Raharjo, Y. Radiyono. 2008 : 187).

 

2.      Gerak Benda Tegar

Gerak benda tegar ada dua macam, yaitu gerak translasi dan gerak rotasi. (Trustho Raharjo, Y. Radiyono. 2008 : 187)

a.       Gerak Translasi

Benda tegar bergerak translasi jika posisi dua partikel penyusun benda selalu sejajar terhadap lintasannya.

b.      Gerak Rotasi

Benda tegar bergerak rotasi jika semua partikel penyusun benda melakukan gerak melingkar terhadap titik tertentu. Titik tersebut posisinya tetap dan disebut pusat lingkaran.

 

3.      Momen Gaya

Gaya yang bekerja pada benda akan menimbulkan suatu efek gerakan. Besar dan arah efek yang ditimbulkan oleh gaya pada suatu benda bergantung pada letak garis kerja gaya tersebut. Gaya juga memiliki kecenderungan untuk menggerakkan benda searah dengan garis kerjanya, gaya juga memiliki kecenderungan untuk memutar (merotasikan) benda terhadap suatu sumbu. Kecenderungan merotasikan benda ini disebut sebagai momen dari gaya tersebut. Arah rotasi benda bergantung pada jarak titik tangkap gaya itu bekerja terhadap suatu sumbu, atau yang lebih dikenal dengan sebutan titik acuan. Hal terpenting untuk mempelajari gerak rotasi benda adalah memilih titik acuan. Jika suatu gaya bekerja pada benda kaku yang berpusat pada sebuah sumbu, benda itu cenderung berotasi pada benda tersebut. Kecenderungan suatu gaya untuk merotasi sebuah benda terhadap sumbu tertentu diukur dengan besaran vektor yang disebut torsi. Secara matematis momen sebuah gaya dituliskan sebagai:

𝜏 = 𝑟 × 𝐹 𝜏 = 𝑟 𝐹 𝑠𝑖𝑛 𝜃 n

dengan :          τ : momen gaya (Nm)

 : gaya (N)

q : sudut yang dibentuk oleh gaya dengan lengan gaya

r sin q : lengan momen

n : normal satuan

Gaya dapat menyebabkan perubahan dalam gerak linier, seperti yang dijelaskan oleh Hukum II Newton. Gaya juga, dapat menyebabkan perubahan dalam gerak rotasi, tetapi efektifitas gaya dalam menyebabkan perubahan tergantung pada gaya dan lengan momen. Gabungan inilah yang disebut torsi. Torsi memiliki satuan gaya kali panjang-newton.meter (N.m) (Serway, 2010: 465).

 

B.   B.   Aplikasi Momen Gaya

Untuk membuat sebuah benda mulai berotasi sekitar sumbu jelas diperlukan gaya. Arah gaya mempengaruhi sebuah benda melakukan rotasi. Sebagai contoh dalam Fisika yang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari adalah Pengungkit yang sering disebut dengan tuas . Tuas atau pengungkit adalah salah satu pesawat sederhana yang digunakan untuk mengubah efek atau hasil dari suatu gaya. Hal ini dimungkinkan terjadi dengan adanya sebuah batang ungkit dengan titik tumpu, titik gaya, dan titik beban yang divariasikan letaknya. Tuas dibuat dari sebatang benda yang keras (seperti balok kayu, batang bambu, atau batang logam) yang digunakan untuk mengangkat atau mencongkel benda.

Gambar 1. Tuas atau Pengungkit

Kalau kita akan mengangkat benda dengan menggunakan tuas, maka kita harus meletakkan benda di salah satu ujung pengungkit (tuas) kemudian memasang batu atau benda apa saja sebagai penumpu dekat dengan benda seperti pada gambar. Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang pengungkit tersebut secara perlahan-lahan sampai benda dapat diangkat atau bergeser. Dengan menggunakan tuas semakin jauh jarak kuasa terhadap titik tumpu, maka semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban,dari penjelasan diatas tuas termasuk salah satu aplikasi momen gaya dalam Fisika.

 

C.     C. Alat dan Bahan

-          Papan kayu

-          Busur derajat

-          Balok kayu

-          Ruji motor

-          Neraca pegas

-          Benang

-          Katrol

-          Pengait beban

-          Beban

-          Laker