Apa Momen Inersia dalam Fisika?

Itu momen inersia dari suatu benda adalah ukuran yang dihitung untuk benda tegar yang mengalami gerakan rotasi di sekitar benda tetap axis: artinya, mengukur seberapa sulit untuk mengubah kecepatan rotasi objek saat ini. Pengukuran itu dihitung berdasarkan distribusi massa di dalam objek dan posisi sumbu, artinya objek yang sama dapat memiliki momen nilai inersia yang sangat berbeda tergantung pada lokasi dan orientasi sumbu rotasi.

Secara konseptual, momen inersia dapat dianggap mewakili resistensi objek terhadap perubahan kecepatan sudut, dengan cara yang mirip dengan caranya massa merupakan resistensi terhadap perubahan kecepatan dalam gerakan non-rotasi, bawah Hukum gerak Newton. Saat perhitungan inersia mengidentifikasi kekuatan yang diperlukan untuk memperlambat, mempercepat atau menghentikan rotasi objek.

Sistem Satuan Internasional (Unit SI) momen inersia adalah satu kilogram per meter persegi (kg-m²). Dalam persamaan, biasanya diwakili oleh variabel saya atau saya_P (seperti dalam persamaan yang ditunjukkan).

Seberapa sulitkah untuk memutar objek tertentu (memindahkannya dalam pola lingkaran relatif ke titik pivot)? Jawabannya tergantung pada bentuk benda dan di mana massa benda terkonsentrasi. Jadi, misalnya, jumlah inersia (resistensi terhadap perubahan) cukup sedikit pada roda dengan sumbu di tengah. Semua massa didistribusikan secara merata di sekitar titik pivot, sehingga sejumlah kecil torsi pada roda ke arah yang benar akan membuatnya mengubah kecepatannya. Namun, ini jauh lebih sulit, dan momen inersia yang terukur akan lebih besar, jika Anda mencoba membalikkan roda yang sama terhadap porosnya, atau memutar tiang telepon.

Momen inersia suatu benda yang berputar di sekitar benda tetap berguna dalam menghitung dua kuantitas kunci dalam gerakan rotasi:

• Rotasi energi kinetik:K = Iω²
• Momentum Sudut:L. = Iω

Anda mungkin memperhatikan bahwa persamaan di atas sangat mirip dengan rumus untuk energi dan momentum kinetik linier, dengan momen inersia "SAYA" menggantikan massa "m " dan kecepatan sudut "ω" menggantikan kecepatan "v, "yang sekali lagi menunjukkan kesamaan antara berbagai konsep dalam gerakan rotasi dan dalam kasus gerakan linier yang lebih tradisional.

Grafik pada halaman ini menunjukkan persamaan cara menghitung momen inersia dalam bentuk paling umum. Pada dasarnya terdiri dari langkah-langkah berikut:

• Ukur jaraknya r dari partikel apa pun di objek ke sumbu simetri
• Kuadratkan jarak itu
• Lipat gandakan jarak kuadrat kali massa partikel
• Ulangi untuk setiap partikel di objek
• Tambahkan semua nilai ini ke atas

Untuk objek yang sangat dasar dengan jumlah partikel yang jelas (atau komponen yang bisa diobati sebagai partikel), dimungkinkan untuk hanya melakukan perhitungan brute force dari nilai ini seperti dijelaskan di atas. Pada kenyataannya, sebagian besar objek cukup kompleks sehingga ini tidak layak (walaupun beberapa pengkodean komputer yang pintar dapat membuat metode brute force cukup mudah).

Sebaliknya, ada berbagai metode untuk menghitung momen inersia yang sangat berguna. Sejumlah benda umum, seperti silinder atau bola berputar, memiliki definisi yang sangat baik saat formula inersia. Ada cara matematika untuk mengatasi masalah dan menghitung momen inersia untuk objek-objek yang lebih jarang dan tidak teratur, dan dengan demikian menimbulkan lebih banyak tantangan.