Definisi Momen Gaya (Torsi)

Pada gerak rotasi, sesuatu yang menyebabkan benda untuk berotasi atau berputar disebut momen gaya atau torsi. Konsep torsi dapat dilihat pada saat kita membuka pintu atau jendela. Cobalah membuka jendela dari bagian yang dekat dengan engsel. Bagaimanakah gaya yang kamu keluarkan? Sekarang, cobalah kembali membuka jendela dari bagian paling jauh dari engsel. Bandingkan gaya yang diperlukan antara dua perlakuan tersebut. Tentu saja membuka jendela dengan cara mendorong bagian yang jauh dari engsel lebih mudah dibandingkan dengan mendorong bagian yang dekat dari engsel.

dari gambar di atas anda akan melihat bahwa  jendela akan berputar lebih cepat di (c) dibandingkan dengan di (b) atau (a). Di (c) jendela tidak akan berputar. Di (a) dan (b) jendela akan berputar lebih cepat jika gaya diperbesar. Pengamatan yang lebih teliti menunjukkan bahwa percepatan sudut jendela ternyata tidak hanya sebanding dengan besar gaya tetapi juga sebanding dengan lengan momen, l yang didefinisikan sebagai jarak tegak lurus sumbu rotasi ke garis yang sejajar dengan arah gaya (perhatikan gambar (c)). Pada (a) jendela tidak berputar walaupun kita mendorong sekeras mungkin, hal ini disebabkan lengan momen sama dengan nol, (l = 0).

Perkalian antara gaya dengan lengan momen didefisikan sebagai momen gaya yang diberi simbol di baca: (tau).

Secara umum jika kita memberi gaya pada suatu jendela (gambar (b)) di mana titik tangkap terletak pada jarak r dari pusat putaran (engsel) dan arah gaya membentuk sudut dengan vektor r, momen gayanya adalah:

 

atau dalam bentuk vektor,

 arah momen gaya dicari dengan aturan tangan kanan. Lipat keempat jari selain ibu jari dari arah r (arah radial) ke arah F, arah perjanjian yang umum dipakai kita mengambil arah momen gaya positif jika benda cenderung berputar berlawanan arah  dengan putaran jarum jam dan negatif jika benda cenderung berputar searah dengan putaran jarum jam.

catatan: Perjanjian di atas tidak berlaku mutlak, kita mengambil perjanjian di atas dengan alasan bahwa sudut puta selalu diambil dari arah sumbu x memutar berlawanan arah dengan jarum jam. Jika putarannya searah dengan jarum jam biasanya sudut putar diambil negatif.
satuan momen gaya adalah Newton. meter atau disingkat N.m.

Soal 1
Hitunglah besar torsi yang disebabkan gaya-gaya seperti tampak pada gambar (a), (b) dan (c) di atas, dengan besar gaya 10 N dan lebar jendela 2 m. 

  

Jawab: 

dari gambar tampak bahwa, lengan momen untuk masing-masing gambar adalah

dengan menggunakan rumus sebelumnya kita dapat menghitung momen gaya pada tiap-tiap keadaan