Sobat, coba perhatikan wahana di atas! Wahana tersebut tentunya menerapkan fisika khususnya momen inersia. Selain berfungsi untuk memahami soal-soal fisika di kelas 11, momen inersia juga banyak sekali manfaatnya loh. Artikel ini akan membahas tentang definisi momen inersia, satuan momen inersia, rumus momen inersia, dan penerapan momen inersia di kehidupan sehari-hari.

DEFINISI MOMEN INERSIA

Pada hukum I Newton kita mengenal istilah hukum kelembaman/inersia. Memiliki konsep dasar yang sama, dalam hukum inersia, benda memiliki kecenderungan untuk mempertahankan keadaanya, baik itu bergerak atau diam. Semakin benda tersebut susah bergerak maka momen inersianya semakin besar.

Momen diartikan sebagai gaya yang merupakan hasil kali antara gaya dengan momen lengannya. Jadi, Momen Inersia adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berputar pada porosnya. Semakin jauh posisi massa benda ke pusat rotasinya semakin besar momen inersia benda tersebut. Momen inersia atau massa angular menentukan torsi yang dibutuhkan untuk memberikan percepatan angular pada benda. Besarnya momen inersia dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu massa benda, letak sumbu putar, jarak ujung lengan ke sumbu putar benda (lengan momen).

RUMUS DAN SATUAN MOMEN INERSIA

Momen inersia dilambangkan dengan I mempunyai titik partikel yaitu massa (m) yang melakukan gerak rotasi pada sumbu sejauh jari-jari (r). Jadi, momen inersia dapat diartikan sebagai hasil kali massa suatu partikel dengan kuadrat jari-jari dari sumbu. Secara matematis, momen inersia dapat dituliskan:

I=m x R2

Dengan m adalah massa partikel (kg), R merupakan jari-jari ke sumbu putar (m), sehingga satuan momen inersia adalah kg.m2.

Momen Inersia Benda Titik (Partikel)

Suatu benda dianggap terdiri dari partikel-partikel sangat kecil yang memiliki volume dan massa. Setiap partikel memiliki momen inersianya masing-masing. Saat partikel berjumlah banyak dengan massa (m1, m2, m3, ….., mn) dan jarak partikel ke sumbu rotasi bervariasi (R1, R2, R3, ….., Rn), maka momen inersianya adalah jumlah total dari momen inersia masing-masing partikel.

Momen inersia untuk massa yang memiliki sebaran partikel kontinu

Dari penjelasan uraian di atas, massa dan jari-jari berpengaruh terhadap momen inersia. Semakin besar jari-jari massa benda terhadap sumbu, maka semakin besar momen inersianya. Faktor yang mempengaruhi momen inersia, yaitu sebagai berikut:

1. Momen inersia dipengaruhi oleh massa benda atau sebuah partikel.

2. Momen inersia dipengaruhi oleh geometri suatu benda (bentuk).

3. Momen inersia dipengaruhi oleh letak sumbu putar pada benda.

4. Momen inersia dipengaruhi oleh jarak ke sumbu putar suatu benda (lengan momen)

Momen Inersia Benda Tegar

Benda yang bentuknya teratur telah diketahui rumus momen inersianya pada table di bawah ini,

Kita sudah belajar mengenai momen inersia benda bermassa M dan jarak pusat massa R. Bagaimana jika kita diminta untuk menentukan momen inersia yang sumbu putarnya tidak berada di pusat massa, maka momen inersianya dapat dihitung dengan rumus berikut ini:

Supaya sobat bisa memahami lebih lanjut, yuk kita coba mengerjakan soal Latihan di bawah ini!

1. Tiga buah partikel dengan massa m, 2m, 3m dipasang pada ujung kerangka yang terletak pada bidang xy. Jika sistem diputar terhadap massanya diabaikan, berapa besar momen inersia pada sistem sumbu y?

2. Tentukan momen inersia cakram pejal bermassa 5 kg dan berjari-jari 0,2 meter dimana sumbu rotasi berada di pusat cakram!

PENERAPAN MOMEN INERSIA DALAM KEHIDUPAN

1. Permainan Gasing

Photo by gentinabdanurendra on Pixabay.

Permainan gasing merupakan mainan yang bisa berputar pada poros dan berkesetimbangan pada suatu titik. Untuk memainkan gasing biasanya digunakan tali dari kain (atau bahan lain) yang dililitkan bada badan gasing. Kemudian gasing dihentak sambil tali yang melilit ditarik sehingga gasing berputar pada porosnya dan membiarkan gasing itu berputar sesuai arah jalannya.

2. Permainan Golf

Semakin besar massa dan berat tubuh atlet semakin besar tahanan yang menghambat gerakannya. Inersia dianggap lawan pada saat mulai bergerak dan menjadi kawan pada saat bergerak. Hal ini terjadi juga pada gerakan rotasi.

3. Farmasi

Photo by jarmoluk on Pixabay.

Sentrifugasi dalam melakukan pemisahan campuran bahan kimia. Mesin sentrifugasi memanfaatkan momen inersia dari kesetimbangan antara tabung sentrifugasi untuk memisahkan campuran bahan kimia, karena jika tidak setimbang, maka akan terjadi sesuatu yang tidak diinginkan seperti getaran berlebih pada mesin yang bisa berakibat pada pecahnya tabung yang lain. 

4. Bermain Ski Es

Photo by StockSnap on Pixabay.

Karena torsi yang dikerjakan oleh es adalah kecil, momentum anguler  pemain ski adalah mendekati konstan. Ketika ia menarik tangannya ke dalam ke arah badannya, momeninersia badannya terhadap sumbu vertikal melalui badannya berkurang. Karena momentum angularnya L = I.ω harus tetap konstan, bila I berkurang, kecepatan angularnya ω bertambah; artinya, ia berputar dengan laju yang lebih cepat.

5. Jaw Crusher pada Industri

Photo by StockSnap on Pixabay.

Jaw Crusher sendiri dipakai secara luas pada industri pertambangan, industri metal, konstruksi, pembangunan jalan tol, pembangunan rel kereta dan industri kimia. Jaw Crusher bekerja mengandalkan kekuatan motor. Melalui roda motor, poros eksentrik digerakkan oleh sabuk segitiga dan slot wheel untuk membuat jaw plate bergerak seirama. Oleh karena itu, material dalam rongga penghancuran yang terdiri dari jaw plate, jaw plate yang bergerak dan side-lee board dapat dihancurkan dan diberhentikan melalui pembukaan pemakaian.