GERAK ROTASI BENDA TEGAR

Ada dua jenis gerak rotasi benda tegar, yaitu gerak rotasi benda tegar sekitar sumbu tetap ( fixed axis) dan rotasi benda tegar sekitar sumbu bergerak. Contoh kasus pertama adalah gerak rotasi compact disk (CD) dalam sebuah CD Player. Contoh kasus ke dua adalah gerak bola bowling yang menggelinding pada litasan bowling.

Untuk gerak rotasi benda tegar sekitar sumbu tetap dapat ditentukan beberapa besaran fisika yang terkait dengannya. Pertama posisi sudut sebuah benda tegar yang berotasi. Posisi sudut tersebut dapat dinyatakan oleh persamaan:

Ө = s/r radian

Dimana s merupakan panjang segmen lingkaran yang disapu jari-jari r. besaran fisika lainnya adalah perpindahan sudut, kecepatan sudut, dan energi kinetic.

Perpindahan sudut dari sebuah benda yang berotasi dapat pula diartikan sebagai besar sudut yang ditempuh oleh benda tegar yang berotasi tersebut. Secara matematis perpindahan sudut (sudut tempuh) adalah :

 Nilai AӨpositif jika arah rotasi berlawanan arah putaran jarum jam, dan negative jika searah jarum jam. Kecepatan sudut merupakan perpindahan sudut per detik, sehingga secara matematis kecepatan sudut rata-rata dapat dinyatakan oleh persamaan :

Besaran fisika lainnya adalah percepatan sudut. Percepatan sudut adalah pertambahan kecepatan sudut per detik, sehingga secara matematis percepatan sudut rata-rata dapat dinyatakan oleh persamaan :

Dan percepatan sudut sesaat dinyatakan oleh persamaan turunan kecepatan sudut terhadap waktu  (t), yaitu :

Besaran fisika terakhir yang terkait dengan gerak rotasi benda tegar adalah energi kinetic dari sebuah benda tegar yang berotasi ekivalen dengan nilai energi kinetic garak translasi, yaitu :

Dimana I adalah momen inersia sebuah benda tegar relative terhadap sebuah sumbu putar, dan w adalah kecepatan sudut benda tegar. Dalam hal ini jika kita bandingkan dengan bentuk persamaan energi kinetic untuk gerak translasi, maka kita dapat melihat bahwa I analog dengan masa benda (m) dan w analog dengan kecepatan benda (v).

Namun ekivalensi bentuk persamaan energi kinetic gerak rotasi dengan bentuk persamaan energi kinetic gerak translasi tidaklah berjalan secara mulus, sebab dalam hal ini momen inersia (I) bergantung pada letak sumbu putar. Sedangkan gerak translasi, nilai m dari sebuah benda selalu tetap.

Perpindahan sudut yang kecil, kecepatan sudut, dan percepatan sudut merupakan besaran vector, sedangkan perpindahan sudut yang besar dan energi kinetic merupakan besaran scalar. Disini ada hal yang menarik, yaitu perpindahan sudut. Apabila nilai perpindahan sudut kecil (=dӨ), maka perpindahan sudut ini dapat diperlakukan sebagai vector, tetapi apabila nilai perpindahan sudut itu besar (AӨ), maka perpindahan sudut itu merupakan besaran scalar. Jadi khusus untuk perpindahan sudut, ia dapat berupa vector dan juga dapat berupa scalar, bergantung pada nilai perpindahan sudut itu sendiri.

MOMEN INERSIA

TEOREMA SUMBU PARALEL

MOMEN GAYA