Dokumen ini memberikan bahan ajar tentang konsep mekanika klasik untuk fisika SMA kelas XI semester genap, termasuk momen gaya, momen inersia, dan contoh soal terkait. Materi ini mencakup definisi momen gaya sebagai hasil kali gaya dan lengannya, momen inersia sebagai analog massa pada gerak rotasi, serta contoh perhitungan momen gaya dan momen inersia untuk berbagai benda.

1. Bahan Ajar Fisika SMA Kelas XI Semester Genap 1
Created by Rizki Donhery, S. Pd. / NIP. 19850524 200901 1 002
A. IDENTITAS
Mata Pelajaran : Fisika
Kelas/Semester : XI/Ganjil
Pertemuan ke- : 1 – 2
Alokasi Waktu : 5 x 45 menit
B. STANDAR KOMPETENSI
2. Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik sistem kontinu dalam menyelesaikan masalah
C. KOMPETENSI DASAR
2.1 Memformulasikan hubungan antara konsep torsi, momentum sudut, dan momen inersia berdasarkan
hukum II Newton serta penerapannya dalam masalah benda tegar
D. INDIKATOR
1. Kognitif
Memformulasikan pengaruh torsi pada sebuah benda dalam kaitannya dengan gerak rotasi
2. Psikomotor
Mempresentasikan pemecahan masalah momen gaya dan momen inersia benda tegar
3. Afektif
Menerapkan perilaku berkarakter Disiplin, Tanggung Jawab, Kreatif, dan Kerja Keras
E. MATERI AJAR
1. Momen Gaya
Apakah Ananda sudah mengetahui tentang momen gaya? Coba Ananda amati roda yang berputar,
pintu yang berotasi membuka atau menutup atau permainan roda putar di pasar malam. Mengapa
semua itu bisa berputar atau berotasi? Besaran yang dapat menyebabkan benda berotasi itulah yang
dinamakan momen gaya atau torsi (torka).
Momen gaya merupakan besaran yang dipengaruhi oleh gaya dan lengan. Lihat pada Gambar 1, untuk
memutar baut diperlukan lengan d dan gaya F.
Gambar 1. Memutar sebuah baut perlu ada gaya dan lengan tertentu.
Besar momen gaya didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya yang bekerja dengan lengan yang saling
tegak lurus. Besarnya dapat memenuhi persamaan berikut.
dimana τ = momen gaya (Nm), F = gaya yang bekerja (N), dan d = lengan gaya (m)
Momen Gaya dan Momen InersiaHandout 1
F
d

2. Bahan Ajar Fisika SMA Kelas XI Semester Genap 2
Created by Rizki Donhery, S. Pd. / NIP. 19850524 200901 1 002
Momen gaya merupakan besaran vektor. Arahnya sesuai dengan kaedah tangan kanan seperti pada
Gambar 2.
Gambar 2. Arah momen gaya
Arah momen gaya dapat menggunakan perjanjian:
 τ bernilai negatif jika memutarnya searah jarum jam
 τ bernilai positif jika memutarnya berlawanan arah jarum jam
 putaran gaya F menuju poros
Apabila pada benda bekerja beberapa gaya, maka momen gaya totalnya adalah:
Catatan: jika ditemukan ada komponen gaya atau lengan gaya yang tidak saling tegak lurus
(membentuk sudut selain 900
), maka harus ditegakluruskan terlebih dulu dengan menguraikan
komponen vektornya terhadap sumbu-x atau sumbu-y.
2. Momen Inersia
Pada gerak rotasi ini, Ananda dikenalkan besaran baru lagi yang dinamakan momen inersia. Inersia
berarti lembam atau mempertahankan diri. Momen inersia berarti besaran yang nilainya tetap pada
suatu gerak rotasi. Besaran ini analog dengan massa pada gerak translasi atau gerak lurus.
Besarnya momen inersia sebuah partikel yang berotasi dengan jari-jari R seperti pada Gambar 3
didefinisikan sebagai hasil kali massa dengan kuadrat jari-jarinya.
Gambar 3. Partikel bermassa m berotasi mengelilingi sumbunya dengan jari-jari R
Secara matematis bentuk persamaannya:
Untuk sistem partikel:
Untuk benda tegar:
dengan k adalah nilai konstanta inersia yang besarnya tergantung pada sumbu dan bentuk bendanya.
rotasi
τ
τ
F
poros
d
sumbu
mR
Satuan I adalah kgm2

3. Bahan Ajar Fisika SMA Kelas XI Semester Genap 3
Created by Rizki Donhery, S. Pd. / NIP. 19850524 200901 1 002
Berikut ini adalah Gambar beberapa momen inersia berbagai benda tegar homogen:
Gambar 4. Beberapa benda berotasi dengan sumbu dan nilai konstanta inersia k
F. CONTOH SOAL
1. Batang AB bebas berputar di titik O seperti pada gambar (massa batang diabaikan).
Panjang AO = 2 m dan OB = 1 m. Pada titik A bekerja gaya FA = 10 N dan pada titik B bekerja gaya
FB = 20 N. Tentukan torsi yang bekerja pada batang dan arah putarnya (Poros di titik O).
a
ab b
FA
FB
BO 300A

4. Bahan Ajar Fisika SMA Kelas XI Semester Genap 4
Created by Rizki Donhery, S. Pd. / NIP. 19850524 200901 1 002
2. Silinder pejal berjari-jari 8 cm dan massa 2 kg. Sedangkan bola pejal berjari-jari 5 cm dan massa 4 kg.
Jika kedua benda tadi berotasi dengan poros melalui pusatnya maka tentukan perbandingan momen
inersia silinder dan bola.
G. LATIHAN
1. Batang AB yang panjangnya 2 m dipengaruhi tiga gaya seperti pada gambar.
Tentukan torsi batang tersebut di titik O.
2. Tentukan momen gaya pada titik P, Q, R, S dan tengah-tengah batang.
2F
P Q 2d d R S
d 2d
F F
3. Gaya F1, F2, F3, dan F4 bekerja pada batang ABCD seperti gambar berikut ini.
F1 = 14 N F3 = 12 N
B 3 m 600 D
A 2 m C 1 m
F2 = 13 N F4 = 11 N
Jika massa batang diabaikan, hitunglah momen gaya yang bekerja di titik A.
4. Silinder tipis berongga berjari-jari 30 cm dan massa 1 kg menggelinding bersama bola berongga
berjari-jari 8 cm dan massa 1,5 kg. Tentukan perbandingan momen inersia bola dan silinder.
5. Dua buah bola yang dianggap sebagai partikel dihubungkan dengan seutas kawat seperti gambar.
20 cm A 50 cm
B
Bila massa bola P dan Q masing-masing 600 gram dan 400 gram, hitunglah momen inersia sistem
kedua bola terhadap poros AB.
H. RUJUKAN
Giancoli. 2001. Fisika Jilid 1 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga
Tipler. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik (Terjemahan). Jakarta: Erlangga
100 N
A
1 m
300
370
120 N
150 N
C
O
B
0,5 m 0,5 m
P Q

5. Bahan Ajar Fisika SMA Kelas XI Semester Genap 5
Created by Rizki Donhery, S. Pd. / NIP. 19850524 200901 1 002