Physics Daily: Menilik Fisika dari sebuah Pintu

Pernahkah kamu memperhatikan pintu yang ada di mal-mal atau mini market ketika sedang jalan-jalan? Apakah kamu pernah bertanya-tanya mengapa pintu tersebut bisa dibuka dengan didorong dan ditarik sekaligus?

Gambar 2 Minimarket  usahabaru.com

Atau apakah pernah terlintas mengapa letak gagang pintu berada jauh dari engselnya? Atau mengapa posisi pegangan pintu berada ditengah dan diujung berlawanan dengan engselnya, tidak lebih tinggi ataupun lebih rendah?, apakah ada alasan, pegangan pintu di letakkan pada posisi di mana kita sering melihat?

Ketika kamu membuka dan menutup pintu, tanpa sadar sebenarnya kamu sedang memberikan gaya pada pintu tersebut (anggap besar gaya tersebut F). Setelah pintu diberikan gaya, pintu berubah menjadi terbuka ataupun tertutup. Gerak putar buka/tutup ini menandakan adanya gerak putar atau gerak pada orbit melingkar dengan posisi poros tetap (tidak bepindah). 

Posisi poros pintu berada pada engsel pintu. Saat membuka dan menutup pintu, kamu mungkin tidak menyadari bahwa Anda telah menerapkan konsep torsi pada pintu. Apakah kamu baru saja menyadarinya sekarang? Tenang, kita sedang dalam proses belajar, jadi mari kita cari tahu apakah torsi itu dan bagaimana kaitannya dengan gagang pintu?

Torsi adalah suatu besaran untuk mengukur kecenderungan suatu gaya untuk memutar suatu benda pada suatu sumbu tertentu. Torsi memiliki lambang  (dibaca tau) dan merupakan besaran vector yang artinya besaran yang memiliki arah. Secara SI satuan torsi adalah newton meter (Nm). Untuk itu torsi didefinisikan sebagai

Jika gaya (F) memiliki sudut terhadap lengan gaya (a (alfa)), maka rumus torsi dapat berubah menjadi:

Secara lengkap tersaji dalam tabel berikut:

Karakteristik Torsi:

1. Vektor torsi tegak lurus terhadap bidang A, yang memuat vektor posisi r dan gaya F Besarnya torsi adalah hasil kali jarak titik penerapan gaya dari titik referensi (asal koordinat) dan komponen gaya yang bekerja tegak lurus terhadap vektor posisi titik di mana gaya diberikan.
2. Torsi memiliki nilai maksimum ketika  dan saling tegak lurus (sin  = 1). Karena komponen gaya ortogonal terhadap vektor posisi adalah satu-satunya yang berkontribusi terhadap torsi, gaya yang mengarah secara radial ke dalam atau ke luar relatif terhadap pusat gaya, F~r , tidak menghasilkan torsi. Kekuatan seperti itu disebut kekuatan sentral. Gerak yang diakibatkan oleh gaya pusat disebut gerak pusat.
3. Jika seseorang menggandakan jarak dari titik referensi ke titik penerapan gaya konstan, torsi juga berlipat ganda.

Apakah hubungannya torsi dengan pintu?

Perhatikan Gambar berikut

Ketika kamu mendorong pintu dengan gaya F, seperti pada bagian a, pintu akan terbuka lebih cepat ketika gayanya lebih besar. Hal-hal lain dianggap sama, gaya yang lebih besar menghasilkan torsi yang lebih besar. Namun, pintu tidak terbuka secepat jika kamu menerapkan gaya yang sama pada titik yang lebih dekat ke engsel, seperti pada bagian b, karena gaya sekarang menghasilkan torsi yang lebih kecil. Selanjutnya, jika dorongan kamu diarahkan hampir ke engsel, seperti pada bagian c, akan akan kesulitan membuka pintu sama sekali, karena torsinya hampir nol. Singkatnya, torsi tergantung pada besarnya gaya, pada titik di mana gaya diterapkan relatif terhadap sumbu rotasi (engsel pada Gambar 3), dan pada arah gaya.

Jadi itulah alasan mengapa letak gagang pintu berada jauh dari engsel yaitu agar pintu dapat lebih mudah dibuka dengan gaya atau dorongan/tarikan yang tidak terlalu besar.

Referensi

Barniol, Pablo; Genaro Zavala and Carlos Hinojosa. 2013. “Students’ Difficulties in Interpreting the Torque Vector in a Physical Situation” AIP Conference Proceedings.

Cutnell, John D. & Kenneth W. Johnson. 2012. Physics 9th Edition. United States of America: John Wiley & Sons, Inc.

Benenson, Walter dkk. 2002. Handbook of Physics. New York: Springer-Verlag New York. Inc.

https://www.rajarak.co.id/2017/06/cara-bertamu-yang-baik.html diakses pada 8 April 2022

http://usahabaru.com/peluang-usaha/berapa-modal-franchise-indomaret-syarat-prosedur-harga-fee-bep-dll/ diakses pada 8 April 2022