Fisika untuk Hiburan 34 (Rotasi): Mengapa Gasing Tidak Tumbang?

Teori yang berkaitan dengan gasing yang sedang berpusing bukanlah hal yang sederhana, dan di bawah ini kita lihat alasan utamanya.

Mengapa gasing yang sedang berpusing tidak tumbang? Sumber: Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 46.

Gambar di atas menunjukkan sebuah gasing yang sedang berpusing ke arah yang ditunjukkan oleh 2 tanda panah. Perhatikan segmen A dan segman B di depannya. Segmen A berusaha menjauh dari Anda sedangkan segmen B berusaha untuk mendekati Anda.

Perhatikan bagaimana segmen A dan B bergerak ketika Anda memiringkan gasing ke arah Anda. Segmen A bergerak ke atas dan segmen B ke bawah, masing-masing segmen itu menerima dorongan pada sudut siku terhadap gerakannya sendiri.

Namun, karena pusingan yang cepat, kedua segmen itu memiliki kecepatan melingkar yang sangat besar.

Interupsi Anda melalui pemiringan memiliki kecepatan yang tidak signifikan. Interupsi ini malah membuat kecepatan melingkar semakin besar pada titik sentuh jari Anda pada gasing. Ini menghasilkan resultan kecepatan dengan nilai yang hampir sama dengan kecepatan gasing itu sendiri dan dengan demikian pusingan gasing hampir tidak berubah.

Sekarang Anda akan mengerti mengapa gasing tampaknya menolak upaya Anda untuk mendorongnya.

Semakin besar massa gasing, semakin besar kecepatan pusingannya, sehingga semakin besar pula resistansi terhadap upaya untuk menumbangkannya.

Sebuah gasing yang sedang berpusing tegak mempertahankan arah awal sumbu pusingannya. Sumber: Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 47.

Penjelasan mengenai hal ini terkait langsung dengan hukum inersia. Setiap atom dalam gasing bergerak sepanjang sebuah orbit melingkar pada sebuah bidang yang tegak lurus terhadap sumbu rotasi.

Sesuai dengan hukum inersia, atom atau partikel ini setiap saat berusaha untuk mengubah orbit melingkarnya menjadi gerak lurus pada garis singgung (tangent). Namun, karena setiap jalur tangensial terletak pada bidang yang sama dengan kelilingnya, setiap partikel selalu berusaha menahan geraknya di dalam bidang yang tegak lurus terhadap sumbu rotasi itu.

Ini berarti bahwa semua bidang pada gasing yang tegak lurus terhadap sumbu rotasi mencoba untuk tetap berada di posisi semula dalam ruang. Akibatnya, sumbu rotasi yang tegak lurus pada bidang gasing itu juga berusaha untuk mempertahankan arah aslinya.

Sifat ini banyak digunakan dalam teknik modern. Navigator dan awak pesawat menggunakan berbagai perangkat giroskopik, misalnya kompas dan giroskop yang semuanya didasarkan pada prinsip kerja giroskop.

Rotasi memberikan stabilitas pada selongsong dan peluru dan juga bisa digunakan untuk memastikan stabilitas dalam penerbangan pesawat luar angkasa seperti sputnik dan roket.