SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :

Berikut ini adalah sekilat pembahasan soal momen gaya dan momen inersia:

Soal No. 1
Empat buah gaya masing-masing :
F₁ = 10 N
F₂ = 10 N
F₃ = 10 N
F₄ = 10 N
dan panjang AB = BC = CD = DE = 1 meter



Dengan mengabaikan berat batang AE, tentukan momen gaya yang bekerja pada batang dan arah putarannya jika:
a) poros putar di titik A
b) poros putar di titik D

Pembahasan
a) poros putar di titik A



Putaran searah jarum jam.

b) poros putar di titik D



Putaran berlawanan arah dengan jarum jam
Soal No. 2
Batang AB = 2 meter dengan poros titik A dengan gaya F sebesar 12 N membentuk sudut 60°.



Tentukan besar momen gaya yang terjadi pada batang AB.

Pembahasan
Beberapa cara biasa digunakan diantaranya:
τ = F d sin α
τ = 12 (2) sin 60°
τ = 12 (2)(1/2 √3) = 12√3 Nm
Soal No. 3
Batang AC = 4 meter dengan poros titik A dengan gaya F₁ sebesar 20 N dan F₂ sebesar 12 N. Sudut-sudut ditunjukkan gambar berikut:



Jika titik B berada di tengah batang AC, tentukan besar momen gaya yang terjadi pada batang AC, dalam kasus ini massa batang diminta untuk diabaikan.

Pembahasan
Momen gaya dengan poros di titik A:
τ = F1 AC sin 60° − F2 AB sin 60°
τ = 20 (4) (1/2 √3) − 12 (2) (1/2 √3)
τ = 28√3 Nm

Soal No. 4
Susunan 3 buah massa titik seperti gambar berikut!



Jika m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg dan m₃ = 3 kg, tentukan momen inersia sistem tersebut jika diputar menurut :
a) poros P
b) poros Q

Pembahasan
a) poros P



b) poros Q

Soal No. 5
Bola A bermassa = 60 gram dan bola B = 40 gram dihubungkan batang AB (massanya diabaikan).



Jika kedua bola diputar dengan sumbu putar di P maka momen inersia sistem adalah….
A. 12,25 .10 ^–4 kg m²
B. 13,50 .10 ^–4 kg m²
C. 14,50 .10 ^–4 kg m²
D. 15,50 .10 ^–4 kg m²
E. 16,25 .10 ^–4 kg m²
(Momen Inersia - UN Fisika 2013)
Pembahasan

Momen inersia di titik dengan sumbu putar di p



Soal No. 6
Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm mendapat tiga gaya yang sama besarnya 10 newton seperti pada gambar.



Jika tongkat diputar di titik C, tentukan momen gaya total!
Pembahasan
Momen gaya dengan pusat C, misal searah jarum jam diberi tanda (−) dan berlawanan arah jarum jam tanda (+).

Sumber: fisikastudycenter.com

=============================

Bagi yang masih membingungkan arah, semoga contoh berikut bisa mencerahkan. Penyelesaian soal dengan arah ( + ) searah jarum jam dan ( - ) berlawanan  dan arah ( +) berlawanan sedang (- ) searah jarum jam. 

Dari hasil tersebut menghasilkan arti fisika yang sama :

Besar resultan momen gayanya (torsi) sebesar 10 Nm.

Arah putaran batang: BERLAWANAN ARAH DENGAN ARAH JARUM JAM. 

Semoga bisa mencerahkan. Karena ada guru dan buku fisika yang menjelaskan secara berbeda tentang arahnya.