Momen Kopel: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soalnya

Ilustrasi momen kopel. Foto: pixabay

Kopel memiliki pengaruh yang sangat penting dalam ilmu fisika dan mekanika. Jika ada dua gaya yang bekerja pada sebuah benda yang memiliki besaran yang sama dengan arah berbeda, maka akan membentuk sebuah kopel.

Mengutip buku Pengetahuan Dasar Statistika dan Analisis Gaya-Gaya Dalam Lainnya susunan Rafki Imani (2021), kopel hanya terbentuk pada benda yang memiliki garis kerja sejajar (tidak kolinier). Kopel memiliki hubungan yang erat dengan momen.

Gaya-gaya yang membentuk, apabila dikalikan dengan jarak setiap gayanya terhadap sumbu putar, maka akan membentuk momen yang disebut sebagai momen kopel.

Bagaimana perhitungan momen kopel dalam teori fisika? Agar lebih memahaminya, berikut penjelasan tentang momen kopel selengkapnya untuk Anda.

Apa Itu Momen Kopel dan Rumusnya?

Momen kopel adalah pasangan gaya yang besarnya sama, tetapi berlawanan arah. Kopel yang bekerja pada suatu benda akan menyebabkan terbentuknya momen kopel.

Ilustrasi momen kopel. Foto: pixabay

Singkatnya, momen kopel adalah perkalian silang antara vektor gaya dan vektor jarak suatu benda. Mengutip Buku Fisika Mekanika karya Dr. Zikri Noer (2021), secata sistematis momen kopel dapat dirumuskan sebagai berikut:

Sebagai hasil perkalian silang, momen kopel (M) mewakili besaran vektor yang arahnya tegak lurus dengan bidang yang dibentuk oleh F dan d. Penentuan arah momen kopel sesuai dengan aturan sekrup yang dipelajari pada momentum sudut.

Jika gaya F dan d berada dalam bidang gambar dan perputarannya searah dengan jarum jam, maka arah M masuk ke dalam bidang gambar. Sebaliknya, jika arah perputaran berlawanan dengan jarum jam, maka arah M akan keluar bidang gambar.

Karena memiliki besar dan arah, maka momen kopel termasuk dalam besaran vektor. Perhitungan momen kopel harus didasarkan pada kecenderungan benda saat berputar. Berikut sifat dasar momen kopel:

Apa Perbedaan Momen Gaya dan Momen Kopel?

Momen gaya dan momen kopel memiliki perbedaan yang cukup signifikan. Momen gaya atau torsi didefinisikan sebagai berikut:

Ilustrasi momen kopel. Foto: pixabay

Rumus momen gaya yaitu:

Jika gaya yang bekerja pada lengan gaya tidak tegak lurus, maka besar torsinya adalah:

τ = r × F x sin θ, dengan θ sebagai sudut antara gaya dengan lengan gaya.

Berbeda dengan momen gaya, momen kopel didefinisikan sebagai pasangan gaya yang besarnya sama, tetapi berlawanan arah. Seperti disebutkan sebelumnya, rumus momen kopel adalah:

M = F x d

Jika beberapa momen kopel bekerja pada suatu bidang, persamaannya menjadi:

M = M1 + M2 + M3 +...+ M4

Contoh Soal Momen Kopel

Berikut contoh soal momen kopel beserta pembahasannya yang bisa Anda pelajari:

Soal 1

Dengan gaya kopel 20 N kita memutar tangkai tap ke kanan, bila panjang tangkai tap 30 cm, maka besarnya momen kopel adalah …

Jawaban:

M = F x d

M = 20 N x 0,3

M = 6 Nm

Ilustrasi momen kopel. Foto: pixabay

Soal 2

Dengan gaya kopel 120 N digunakan memutar sebuah tangkai tap ke kanan, bila panjang tangkai tap 5 m , maka besarnya momen kopel adalah ....

Jawaban:

M = F x d

M = 120 x 5

M = 600 Nm

Soal 3

Sebuah batang homogen memiliki panjang 10 m . Tiap ujung batang dikenakan gaya 100 N. Maka, besar momen kopel gaya pada batang adalah...

Jawaban:

M = F x d

M = 100 x 10

M = 1000 Nm

(MSD)