Torsi
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| torque/tɔːk/ | tork |
| lever arm/ˈliːvə ɑːm/ | lengan tuas |
Mengapa kunci pas yang lebih panjang bisa membuka baut macet
- Baut macet tidak akan bergerak dengan kunci pas pendek, tetapi selipkan pipa pada gagangnya dan baut itu berputar dengan mudah.
- Anda mendorong dengan gaya yang sama — namun lengan yang lebih panjang membuat perbedaan.
- Yang memutar bukan hanya gaya, melainkan torsi: gaya yang diterapkan pada jarak.
- Torsi adalah bagi rotasi apa yang gaya adalah bagi gerak lurus.
Mendefinisikan torsi
- Torsi adalah $\tau = r F \sin\theta$ — gaya $F$, jarak $r$ dari poros, sudut $\theta$ di antaranya.
- Jarak $r\sin\theta$ adalah lengan tuas: jarak tegak lurus dari poros ke garis gaya.
- Diukur dalam newton-meter ($\text{N}\cdot\text{m}$).
- Gaya yang lebih besar, lengan yang lebih panjang, atau dorongan yang lebih tegak lurus semuanya menghasilkan torsi lebih banyak.
Gaya dikali jarak
Gerakkan gaya lebih jauh dari tumpuan atau buat lebih besar, dan saksikan torsi bertambah.
Sebuah gaya $20\ \text{N}$ bekerja tegak lurus, $0.4\ \text{m}$ dari sebuah baut. Berapakah torsinya, dalam $\text{N·m}$?
$\tau = rF\sin 90^\circ = 0.4 \times 20 \times 1 = 8\ \text{N·m}$.
Jarak tegak lurus dari tumpuan ke garis kerja gaya disebut lengan ____.
Lengan tuas $r\sin\theta$ adalah apa yang menentukan torsi, bersama dengan gaya.
Gaya $20\ \text{N}$ yang sama sekarang bekerja pada $0.8\ \text{m}$ (masih tegak lurus). Berapakah torsinya, dalam $\text{N·m}$?
$\tau = 0.8 \times 20 = 16\ \text{N·m}$ — menggandakan lengan menggandakan torsi.
Pilih semua perubahan yang meningkatkan torsi yang dihasilkan gaya terhadap tumpuan.
Gaya lebih besar, jarak lebih jauh, atau sudut lebih tegak lurus semuanya meningkatkan $\tau = rF\sin\theta$. Mengarah ke tumpuan menghasilkan nol.
Dorong tegak lurus
- Torsi terbesar saat gaya tegak lurus terhadap lengan ($\theta = 90^\circ$, $\sin\theta = 1$).
- Gaya yang mengarah lurus ke poros ($\theta = 0$) menghasilkan nol torsi — tidak dapat memutar apa pun.
- Itulah mengapa Anda mendorong pintu di gagang, tegak lurus, jauh dari engsel.
- Mendorong dekat engsel, atau lurus masuk ke dalamnya, pintu hampir tidak bergerak.
Sebuah gaya diarahkan lurus menembus tumpuan. Torsi apa yang dihasilkannya?
$\theta = 0$ berarti $\sin\theta = 0$, sehingga $\tau = 0$ — gaya yang menembus tumpuan tidak dapat memutar benda tersebut.
Untuk gaya dan jarak tertentu, torsi terbesar terjadi ketika gaya tegak lurus terhadap lengan.
Pada $\theta = 90^\circ$, $\sin\theta = 1$, memberikan torsi maksimum $\tau = rF$.
Arah: searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam
- Torsi memiliki arah putar — searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam terhadap poros.
- Kita biasanya menyebut berlawanan arah jarum jam positif dan searah jarum jam negatif.
- Torsi yang berlawanan dapat saling meniadakan (ayunan seimbang) atau menjumlah (keduanya memutar ke arah sama).
- Menjaga tanda tetap benar adalah kunci masalah rotasi.
Torsi bergantung pada lengan tuas, bukan hanya gayanya. Gaya yang mengarah lurus melalui poros ($\theta = 0$) memberikan nol torsi, tidak peduli seberapa keras Anda mendorong. Selalu gunakan jarak tegak lurus $r\sin\theta$.
Gaya sebesar $20\ \text{N}$ diterapkan tegak lurus, $0.4\ \text{m}$ dari sebuah baut.
- $\tau = rF\sin 90^\circ = 0.4 \times 20 \times 1 = 8\ \text{N}\cdot\text{m}$.
Gandakan panjang gagang menjadi $0.8\ \text{m}$ dan gaya yang sama menghasilkan $16\ \text{N}\cdot\text{m}$ — dua kali efek pemutaran.
Torsi adalah efek pemutaran gaya: $\tau = rF\sin\theta$ (dalam $\text{N}\cdot\text{m}$), di mana $r\sin\theta$ adalah lengan tuas. Torsi terbesar untuk dorongan tegak lurus jauh dari poros, dan nol untuk gaya yang mengarah ke poros. Torsi memiliki tanda searah/berlawanan arah jarum jam.