Bayangkan ini: Anda perlu membuka baut dari papan kayu. Anda menemukan kunci pas berukuran benar dan kencangkan ke baut. Untuk mulai melonggarkan kunci pas, Anda harus memegang gagang dan menarik atau mendorong ke arah yang tegak lurus dengan gagang kunci pas. Mendorong sepanjang arah kunci pas tidak akan memberikan torsi pada baut, dan tidak akan mengendur.
Torsi adalah pengaruh yang dihitung dari gaya-gaya yang mempengaruhi gerakan rotasi, atau menyebabkan rotasi terhadap suatu sumbu.
Fisika Torsi Umum
Rumus untuk menentukan torsi,τaku s
\tau = r\kali F
dimanaradalah lengan tuas danFadalah kekuatan. Ingat,r, τ, danFadalah semua besaran vektor, sehingga operasinya bukanlah perkalian skalar, melainkan perkalian silang vektor. Jika sudut,θ, antara lengan tuas dan gaya diketahui, maka besarnya torsi dapat dihitung sebagai
\tau = rF\sin{\theta}
Satuan torsi standar atau SI adalah Newton meter, atau Nm.
Torsi bersih berarti menghitung torsi yang dihasilkan daritidakkekuatan kontribusi yang berbeda. Jadi:
\Sigma^n_i \vec{\tau} = \Sigma^n_i r_i F_i sin(\theta)
Sama seperti dalam kinematika, jika jumlah torsi adalah 0, maka benda berada dalam kesetimbangan rotasi, artinya tidak dipercepat atau diperlambat.
Kosakata untuk Fisika Torsi
Persamaan torsi penuh dengan informasi penting tentang bagaimana torsi dihasilkan, dan bagaimana menghitung torsi bersih. Memahami istilah dalam persamaan akan membantu Anda menyelesaikan perhitungan torsi bersih umum.
Pertama, sumbu rotasi adalah titik di mana rotasi akan terjadi. Untuk contoh torsi kunci pas, sumbu rotasi melalui pusat baut, karena kunci pas akan berputar di sekitar baut. Untuk jungkat-jungkit, sumbu rotasi adalah bagian tengah bangku, di mana titik tumpu ditempatkan, dan anak-anak di ujung jungkat-jungkit menerapkan torsi.
Selanjutnya, jarak antara sumbu rotasi dan gaya yang diberikan disebut lengan tuas. Menentukan lengan tuas dapat menjadi rumit karena merupakan besaran vektor, sehingga ada banyak kemungkinan lengan tuas, tetapi hanya satu yang benar.
Terakhir, garis aksi adalah garis imajiner yang dapat diperpanjang dari gaya yang diberikan untuk menentukan lengan tuas.
Contoh Perhitungan Torsi
Cara terbaik untuk memulai sebagian besar masalah fisika adalah dengan menggambar situasinya. Kadang-kadang gambar itu digambarkan sebagai diagram benda bebas (FBD), di mana objek di mana gaya yang bekerja ditarik, dan gaya digambarkan sebagai panah dengan arah dan besarnya arrow berlabel. Informasi penting lainnya untuk ditambahkan ke FBD Anda adalah sumbu koordinat, dan sumbu rotasi.
Untuk memecahkan torsi bersih, diagram benda bebas yang akurat sangat penting.
Langkah 1: Gambarkan FBD dan sertakan sumbu koordinat. Label sumbu rotasi.
Langkah 2: Gambarkan semua gaya yang bekerja pada benda, dengan menggunakan informasi yang diberikan untuk menempatkan gaya secara akurat relatif terhadap sumbu rotasi.
Langkah 3: Untuk menentukan lengan tuas (yang mungkin diberikan dalam soal), perpanjang garis aksi dari gaya, sehingga lengan tuas dapat ditarik melalui sumbu rotasi dan tegak lurus terhadap to memaksa.
Langkah 4: Informasi dari soal dapat memberikan informasi tentang sudut antara lengan tuas dan gaya, sehingga kontribusi torsi dapat dihitung:
\tau_i=r_iF_i\sin{\theta_i}
Langkah 5: Jumlahkan setiap kontribusi dari masing-masing gaya N, untuk menentukan torsi bersih.