Hukum II Newton untuk Rotasi Benda Tegar

Bab 9 Benda Tegar dan Elastisitas 659 bukan skalar. Secara umum momen inersia adalah tensor sehingga arah momen gaya umumnya tidak sejajar arah percepatan sudut. Namun sepanjang buku ini kita memperlakukan momen inersia sebagai skalar sehingga persamaan 9.16 selalu dipenuhi. Ada kasus yang menarik yaitu momen gaya yang dihasilkan oleh gaya sentral. Contoh gaya sentral adalah gaya gravitasi, gaya coulumb, dan gaya pegas. Arah gaya selalu ke satu pusat. Vektor gaya sentral dapat ditulis dalam bentuk umum r r F F ˆ    9.17 Dengan Fr adalag besarnya gaya dan r ˆ adalah vektor satuan arah radial. Posisi benda setiap saat selalu dapat ditulis r r r ˆ   9.18 Dengan demikian momen gaya yang dihasilkan gaya sentral adalah        r   r r F r r ˆ ˆ      r r r rF ˆ ˆ    = 0 Ingat perkalian silang vektor yang sama nol karena sudut antara keduanya nol. Bab 9 Benda Tegar dan Elastisitas 660

9.8 Menggelinding dan Selip

Perhatikan putaran roda mobil saat mobil bergerak. Jika jalan yang dilalui kasar, roda menggelinding dengan baik. Tetapi, jika jalan sangat licin maka roda akan selip. Roda mobil yangs selip dapat menimbulkan kecelakaan fatal karena mobil meluncur tanpa kendali dan tanpa bisa dihentikan Gambar 9.19. Mengapa roda bisa berputar dengan baik dan mengapa dapat slip? http:dcab.12.forumer.com http:dcab.12.forumer.com Gambar 9.19 kiri atas Di jalan berlumpur ban mobil sangat mudah selip dan kanan atas salah satu akibat selip adalah kecelakaan di mana mobil tidak dapat dikendalikan dan menabrak sesuatu. Di jalan yang licin di mana kendaraan mudah selip dipasang tanda seperti pada gambar bawah. Ketika melihat tanda ini pengendara harus hati-hati dan menurunkan kecepatan mobil. Perputaran roda disebabkan adanya gaya gesekan antara roda dengan jalan Gambar 9.20. Karena gaya ini menyinggung roda yang berarti tidak segaris pusat massa maka gaya tersebut menghasilkan momen gaya. Akibatnya adalah timbul percepatan rotasi pada roda persamaan 9.16. Gaya gesekan antara roda dengan jalan merupakan gaya gesekan statik karena tidak ada gerak relatif antara permukaan roda dan jalan. Yang terjadi adalah bagian permukaan roda turun di sisi depan, kemudian menempel di jalan, lalu naik kembali di sisi belakang. Gaya Bab 9 Benda Tegar dan Elastisitas 661 gesekan kinetik baru terjadi pada roda yang selip karena ada gerak relative antara permukaan jalan dan permukaan roda. squidoo.com R f s  Gambar 9.20 Gaya gesekan antara roda dengan jalan menyebabkan perputaran roda Misalkan jari-jari roda adalah R dan gaya gesekan statik antara roda dengan jalan adalah f s . Besarnya momen gaya yang bekerja pada salah satu roda adalah R f s   9.19 Misalkan momen inersia roda terhadap pusat massa adalah I pm maka percepatan sudut rotasi roda terhadap pusat massa adalah