Momentum Sudut: Pengertian, Hukum, Rumus, hingga Contoh Soalnya
Menyajikan beragam informasi terbaru, terkini dan mengedukasi.
·waktu baca 6 menit
Tulisan dari Kabar Harian tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarMomentum sudut merupakan salah satu istilah yang biasa disebutkan dalam bidang fisika. Istilah ini secara sederhana disebut sebagai kuantitas gerak dari suatu objek.
Setiap benda yang memiliki gerak secara memutar atau berotasi tentunya akan memiliki momentum sudut. Besaran momentum sudut yang dimiliki oleh benda yang bergerak berotasi pada kecepatan sumbu tertentu dan momen inersia.
Lantas, apa yang dimaksud dengan momentum sudut? Artikel ini secara khusus akan membahas mengenai momentum sudut, mulai dari pengertian, satuan, hingga cara menghitungnya. Simak penjelasan lengkapnya di bawah ini.
Apa Itu Momentum Sudut?
Momentum sudut secara sederhana diartikan sebagai suatu momentum yang dimiliki oleh benda-benda yang bergerak secara memutar.
Menurut Alamsyah M. Juwono yang ditulis dari buku Pendahuluan Fisika Kuantum, dalam fisika klasik, momentum sudut merupakan salah satu tetapan gerak dari sistem-sistem terisolasi, sedangkan dalam fisika kuantum, momentum sudut harus diberlakukan dalam prinsip korespondensi.
Dalam ilmu fisika, momentum sudut juga memiliki makna sebagai suatu ukuran yang digunakan untuk melihat seberapa besar momentum linear yang diarahkan di sekitar suatu titik tertentu. Titik ini dikenali sebagai titik pusat.
Selain itu, momentum sudut juga bisa didefinisikan sebagai hasil kali momen inersia suatu benda yang bergerak berputar dengan kecepatan sudutnya.
Apa yang Dimaksud dengan Hukum Kekekalan Momentum Sudut?
Dalam ilmu fisika kuantum, terdapat suatu hukum kekekalan momentum yang memiliki bunyi sebagai berikut:
Jika tidak ada resultan momen gaya luar yang bekerja pada sistem (Στ = 0), momentum sudut sistem adalah kekal (tetap besarnya).
Hukum ini juga bisa diartikan sebagai suatu momentum sudut total pada benda yang beritasi akan tetap konstan jika torsi total yang bekerja padanya sama.
Mengutip dari buku Kumpulan Rumus Terlengkap Matematika-Fisika-Kimia (Chapter 2 FISIKA) karya Wahyu Untara, berikut adalah cara perhitungan hukum kekekalan momentum sudut:
L1 = L2
I1.ω1=I2.ω2
Apa Satuan dari Momentum Sudut?
Sebagai suatu perhitungan, momentum sudut tentunya memiliki satuan tertentu. Dalam ilmu fisika, momentum sudut memiliki beberapa simbol dalam menyatakan ukurannya. Berikut adalah simbol dari satuan momentum sudut:
Simbol umum: L
Dalam satuan pokok SI: kg m2 s−1
Dimensi SI: M L2 T−1
Turunan dari besaran lainnya: L = Iω = r × p
Namun secara umum, momentum sudut menggunakan L dan dinyatakan dalam satuan kgm2/s (kilogram meter kuadrat per detik).
Bagaimana Cara Menghitung Besarnya Momentum Sudut?
Momentum sudut memiliki rumus matematis yang sederhana yang dilihat dari suatu partikel terhadap titik pusat tertentu. Berikut adalah rumus perhitungannya:
L = r x p atau L = r x mv
Keterangan:
L= momentum sudut dari partikel,
r = posisi dari partikel yang dinyatakan sebagai vektor perpindahan dari titik pusat.
p atau mv = momentum linear dari partikel itu.
Untuk memahami cara perhitungannya, simak contoh soal dikutip dari buku BAHAS TOTAL FISIKA SMA Kumpulan Soal Super Lengkap karya Supadi, S.Si., M.Si., dan D. Hastuti, S.T.
1. Sebuah roda memiliki massa 40 kg dan diameter 120 cm. Roda tersebut berputar dengan kecepatan sudut 5 rad/s. Hitunglah momentum sudutnya!
Jawaban:
Diketahui massa roda = 40 kg
Kecepatan sudut = 5 rad/s
Jari-jari roda = 60 cm = 0,6 m
Maka, besaran sudut roda tersebut ialah sebagai berikut:
L = r x m v
L = (0,6) x 40 x 5
L = 120 kg m2/s
2. Suatu benda mempunyai momen inersia 4 kg m2 dan berotasi pada sumbu tetap dengan kecepatan sudut 1 rad/s. Berapa momentum sudut benda tersebut ?
Jawaban:
Diketahui:
Momen inersia (I) = 2 kg m2
Kecepatan sudut (ω) = 1 rad/s
Maka momentum sudutnya adalah sebagai berikut:
L = I ω
L= (4)(1)
L = 4 kg m2/s
3. Partikel mempunyai momen inersia 2 kg m2 bergerak rotasi dengan kecepatan sudut sebesar 2 rad/s. Tentukan momentum sudut partikel!
Jawaban:
Diketahui:
Momen inersia partikel = 2 kg m2
Kecepatan sudut = 5 rad/s
Jadi, besaran momentum sudutnya adalah sebagai berikut
L = I . ω
L = (2)(4)
L = 8 kg m²/s
Jadi, momentum sudut partikel adalah 8 kg m2/s.
Selain itu, terdapat contoh soal lain momentum sudut yang dikutip dari buku Cara Cepat Menguasai Fisika SMA dan MA karya Tim Kreatif.
4. Katrol cakram pejal bermassa 2 kg dan berjari-jari 0,1 meter. Jika katrol bergerak rotasi pada porosnya dengan kecepatan sudut konstan 2 rad/sekon, berapa momentum sudut katrol ?
Jawaban:
Diketahui:
Massa katrol cakram pejal (m) = 2 kilogram
Jari-jari katrol cakram pejal (r) = 0, 1 meter
Kecepatan sudut (ω) = 2 radian/sekon
Maka, momentum sudut dari katrol tersebut adalah sebagai berikut:
Besar momen inersia cakram pejal adalah I = 1/2 (2)(0,1)2 = (1)(0,01) = 0,01 kg m2, maka momentum sudutnya adalah
L = I ω
L = (0,01)(2)
L = 0,02 kg m2/s
5 .Partikel bermassa 1 kg berotasi dengan kelajuan sudut 2 rad/s. Jari-jari lintasan partikel adalah 2 meter. Tentukan momentum sudut partikel!
Jawaban:
Diketahui:
Massa partikel (m) = 1 kg
Kelajuan sudut partikel = 2 rad/s
Jari-jari lintasan partikel (r) = 2 meter
Maka, momentum sudut partikel adalah sebagai berikut:
Hitung momen inersa partikel :
I =M r²
I =(1)(2)² = (1)(4) = 4 kg m²
Momentum sudut partikel adalah :
L = I ω
L = (4)(2) = 8 kg m²/s
jadi, momentum sudut partikel adalah 8 kg m²/s
6. Bola pejal bermassa 2 kg dan berjari-jari 0,2 meter berotasi terhadap porosnya dengan kecepatan sudut 4 rad/s. Tentukan momentum sudut bola pejal!
Jawaban
Diketahui :
Massa bola pejal (m) = 2 kilogram
Jari-jari bola pejal (r) = 0,2 meter
Kecepatan sudut (ω) = 4 radian/sekon
Maka, mmentum sudut bola pejal adalah sebagai berikut:
Hitung momen inersia bola pejal terlebih dahulu, maka:
I = (2/5) m r2
Momen inersia bola pejal :
I = (2/5)(2)(0,2)2 = (4/5)(0,04) = 0,032 kg m2
Maka, momentum sudut bola pejal adalah sebagai berikut:
L = I ω
L = (0,032)(4)
L = 0,128 kg m2/s.
Apa Perbedaan Momentum dan Momentum Sudut?
Momentum dapat diartikan suatu besaran yang berkaitan dengan benda yang besarnya sama dengan hasil kali massa benda yang bergerak itu dan kecepatan geraknya.
Momentum atau sering disebut sebagai momentum linear dalam mekanika Newton memiliki definisi sebagai besaran yang berhubungan dengan kecepatan dan massa dari suatu benda.
Perbedaan utama dari momentum dan momentum sudut adalah momentum adalah besaran yang menjabarkan pergerakan suatu benda dalam suatu jalur, sedangkan momentum sudut merupakan gambaran dari suatu objek dengan gerakan sudut.
Baca Juga: Pengertian dan Contoh Konveksi dalam Pelajaran Fisika
(SAI)
Frequently Asked Question Section
Apa isi hukum kekekalan?
Apa isi hukum kekekalan?
Dalam ilmu fisika kuantum, terdapat suatu hukum kekekalan momentum yang memiliki bunyi, "Jika tidak ada resultan momen gaya luar yang bekerja pada sistem (Στ = 0), momentum sudut sistem adalah kekal (tetap besarnya)."
Apa saja simbol dari satuan momentum sudut?
Apa saja simbol dari satuan momentum sudut?
Simbol umum: L, dalam satuan pokok SI: kg m2 s−1, dimensi SI: M L2 T−1, dan turunan dari besaran lainnya: L = Iω = r × p.
Apa rumus momentum sudut?
Apa rumus momentum sudut?
L = r x p atau L = r x mv dengan L= momentum sudut dari partikel, r = posisi dari partikel yang dinyatakan sebagai vektor perpindahan dari titik pusat, dan p atau mv = momentum linear dari partikel itu.