Materi Fisika : Hukum Newton pada Gerak Rotasi

Materi Fisika : Hukum Newton pada Gerak Rotasi

Gerak Rotasi - Pada materi sebelumya, yakni tentang Materi Fisika Rotasi Benda Tegar, sobat Lokersains telah mempelajari Materi Momen Gaya dan Momen Inersia. Alangkah baiknya jika sobat memahami dengan baik apa itu Momen Gaya dan Momen Inersia. Kenapa? Karena materi fisika Hukum Newton pada Gerak Rotasi berkaitan dengan materi sebelumnya. Pada materi kali ini Lokersains akan membahas tentang Kesetimbangan Benda Tegar dan Gerak Rotasi. Langsung saja, kita bahas satu persatu.

Kesetimbangan Benda Tegar 

Saat kelas X, masih ingatkah sobat Lokersains tentang Hukum Newton. Masih ingat bukan? Pada materi fisika kesetimbangan benda tegar kita akan menerapkan Hukum 1 Newton. Hukum 1 Newton menyatakan bahwa jika benda dipengaruhi gaya yang jumlahnya nol 

(Σ F = 0) maka benda akan lembam atau seimbang translasi. 

Hukum 1 newton diatas itulah yang akan kita kembangkan untuk gerak rotasi. Jika suatu benda dipengaruhi momen gaya yang jumlahnya nol (Σ τ = 0) maka benda tersebut akan seimbang rotasi.

Kedua syarat di atas itulah yang dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa sebuah benda tegar itu seimbang. Sebuah benda tegar akan seimbang jika memenuhi keadaan syarat di atas. Berarti berlaku syarat di bawah.

Untuk lebih memahami penggunaan syarat diatas, perhatikan contoh soal berikut ini :

Contoh soal :

Sebuah papan panjangnya 2 m diberi penopang tiap-tiap ujungnya seperti pada dibawah ini. Massa papan 10 kg. Pada jarak 50 cm dari penopang B diletakkan beban 80 N. Jika sistem dalam keadaan seimbang maka tentukan gaya tekan normal yang bekerja di titik A dan B!

Pembahasan :

Untuk menentukan nilai N_A dan N_B dapat digunakan syarat persamaan diatas.  Karena keduanya belum diketahui, gunakan syarat Σ τ = 0 terlebih dahulu.

Langkah pertama gambarkan terlebih dahulu gaya yang bekerja gambar diatas, selanjutnya tentukan titik acuan yang akan dipakai pada soal ini kita ambil titik acuan A.

Gaya yang bekerja pada gambar diatas adalah :

N_A     = Gaya normal di titik A

N_B     = Gaya normal di titik B

W_AB  = Berat Papan = m x g = 10 kg x 10 m/s² = 100 N

W      = Berat Balok = 80 N

Acuan Titik A, maka besarnya momen gaya :

                                                 Σ τ       = 0

R_AB. N_B – R_AO.W_AB – R_OC. W = 0

          2. N_B  - 1. 100 – 1,5. 80  = 0

                                      2. N_B   = 100+120

                                      N_B       = 220/2

                                      N_B       = 110 N

Nilai N_A ditentukan dengan syarat Σ F = 0, sehingga :

Σ F  = 0

           N_A + N_B - W_AB - W = 0

                                   N_A = W_AB + W - N_B

                                                         N_A = 100 + 80 – 110 = 70 N

Download :

Contoh Soal dan Pembahasan Kesetimbangan Benda Tegar disini

Gerak Rotasi

Kalian sudah belajar tentang keadaan benda  yang memiliki resultan momen gaya nol, yaitu bendanya akan setimbang rotasi. Bagaimana jika resultan tidak nol? Jawabannya harus kalian hubungkan hukum II Newton.

Pada hukum II Newton di kelas X, telah kalian pelajari untuk gerak translasi. Jika benda dipengaruhi gaya yang tidak nol maka benda itu akan mengalami percepatan. Σ F = m a. Apabila hukum II Newton ini kalian terapkan pada gerak rotasi maka saat benda bekerja momen gaya yang tidak bekerja momen gaya yang tidak nol maka bendanya akan bergerak rotasi dipercepat.

Dari penjelasan di atas dapat dibuat simpulan hukum II Newton pada gerak translasi dan rotasi sebagai berikut.

Pahamilah persamaan di atas pada contoh berikut.

Sistem benda

Sistem benda adalah gabungan beberapa benda yang mengalami gerak secara bersama-sama. Pada sistem benda bab ini dapat merupakan gabungan gerak translasi dan rotasi. Contohnya adalah sistem katrol dengan massa tidak diabaikan. 

Menggelinding

Kalian tentu sudah mengenal kata menggelinding, bahkan mungkin pernah jatuh dan menggelinding. Benda menggelinding adalah benda yang mengalami dua gerak langsung yaitu translasi dan rotasi.

Contohnya seperti gerak roda sepeda, motor atau mobil yang berjalan. Selain berotasi roda juga bergerak translasi (lurus). Pada gerak yang menggelinding akan berlaku kedua syarat secara bersamaan dari persamaan gerak rotasi.