S2-E5 Moment Inersia, Kelembaban dan Masa

DEFINISI MOMEN INERSIA

Istilah “inersia” berasal dari bahasa Latin yakni “iners” yang berarti ‘lembam’ atau ‘malas’. Secara sederhana, kelembaman alias inersia ini menjurus pada ketahanan benda fisik ketika menolak adanya perubahan gerak. Dilansir dari belajarmipa.com, inersia ini pun dapat diartikan sebagai gaya untuk menahan benda yang mulanya diam menjadi tetap diam atau benda yang tetap bergerak dengan kecepatan konstan.

Nah, kelembaman atau inersia ini ternyata sudah pernah disinggung oleh seorang filsuf terkenal, Galileo Galilei yang menyatakan bahwa pada dasarnya semua benda itu berada dalam keadaan diam. Apabila benda tersebut bergerak, itu berarti ada pengaruh yang berasal dari luar. 

Singkatnya, kecenderungan benda untuk “mempertahankan diri” itulah yang disebut sebagai inersia. Semakin besar kelembaman alias inersia yang dimiliki oleh suatu benda, maka benda tersebut cenderung semakin susah dipercepat maupun diperlambat gerakannya. Sementara itu, kata “momen” pada istilah “momen inersia” ini mengacu peristiwa-peristiwa yang berkenaan dengan adanya kelembaman atau inersia di sekitar kita.

Lalu, apakah ada hubungannya kelembaman atau inersia ini dengan cabang ilmu fisika? Tentu saja ada, khususnya pada Hukum Newton I yang dicetuskan oleh Isaac Newton, penemu teori gravitasi. Dalam Hukum Newton I menyatakan bahwa “Kelembaman adalah sifat dasar dari sebuah benda, yaitu benda akan mempertahankan keadaannya”.

Contoh sederhana nih, ketika kita duduk terdiam di mobil yang tengah berjalan, kemudian tiba-tiba sang supir mengerem secara mendadak karena ada kucing lewat, maka tubuh kita akan langsung terdorong ke depan ‘kan? Nah, itulah wujud dari adanya kelembaman atau inersia.

Secara umum, istilah “inersia” ini dapat juga mengacu pada ‘jumlah hambatan terhadap perubahan kecepatan’, yang mana diidentifikasikan sebagai massa. Seperti yang dikatakan oleh Galileo Galilei sebelumnya, semua benda itu pada dasarnya akan tetap diam, kecuali jika dikenakan oleh gaya luar (dalam artian gaya netto = 0) yang bergerak dengan kecepatan tetap. Nah, atas dasar itulah, dapat disimpulkan bahwa,

“Momen inersia adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi pada porosnya. Besaran momen inersia itu bergantung pada bagaimana bentuk benda dan posisi sumbu putarnya.”

Keberadaan hal ini berperan besar dalam dinamika rotasi, seperti massa dalam dinamika dasar, menentukan hubungan antara momentum sudut (pusat sudut) dengan kecepatan sudut, menentukan hubungan antara momen gaya (torsi) dengan percepatan sudut, dan lainnya. Berhubung momen inersia ini masih dalam cangkupan fisika, maka tentu saja memiliki lambang khusus yakni I atau J.

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,

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: