Apakah Itu Tork5 min read

Membuka pintu, menggunakan sepana, motor elektrik dan enjin kereta kesemuanya menggunakan tork. Untuk membeli kereta pun ramai yang mencari apakah itu tork dan kenapa ia penting. Tork adalah ukuran penting dalam sistem mekanikal. Dengan memahami konsep tork, kita dapat menggunakan kelebihan mekanikal untuk menyelesaikan pelbagai masalah dalam kehidupan seharian contohnya, menggerakkan batu menggunakan tuas kayu. Namun, apakah itu tork?

Apakah Itu Tork

Dalam asas fizik, pasti anda tahu tentang daya linear contohnya apabila anda menolak troli di pasaraya atau daya graviti yang menarik ke bumi. Sama seperti daya linear tersebut, tork juga merupakan satu daya, namun tidak menyebabkan objek tersebut bergerak dalam garis lurus, tetapi dalam putaran. Tork adalah ukuran sesuatu daya yang menyebabkan putaran pada paksinya. Seperti daya yang menyebabkan sesuatu objek memecut dalam kinematik linear, tork juga menyebabkan sesuatu objek memecut dalam pecutan sudutan (angular acceleration). Tork adalah kuantiti vektor. Arah tork bergantung kepada arah daya yang dikenakan.

Jika anda masih kurang jelas apakah itu tork, saya yakin anda menggunakan konsep tork setiap hari dalam kehidupan anda. Contohnya, apabila anda membuka pintu, anda akan mengenakan daya pada hujung pintu dan menyebabkan pintu berputar pada pusat putaran(yang terletak pada engselnya). Oleh sebab itu, tombol pintu diletakkan di bahagian paling hujung jauh daripada engsel.

Bagaimana Tork Dikira

Tork dikira dengan cara mendarabkan daya dengan jarak daya tersebut dikenakan daripada paksi putaran. Formula bagi magnitud tork adalah seperti berikut:

\tau=F.rsin(\theta)

𝜏- Tork
F-Daya
r- jarak daya daripada paksi

Berdasarkan formula diatas, tork bergantung kepada tiga pemboleh ubah: daya, jarak, dan sudut. Daya yang tinggi menghasilkan tork yang tinggi. Sudut daripada mana daya tersebut dikenakan juga memainkan peranan. Jika sudut tersebut adalah 0° dan 180°, tiada tork dihasilkan. Tork yang paling tinggi dihasilkan pada sudut 90° ataupun -90° (arah berlawanan).

Disebabkan tork adalah kuantiti vektor, ia mempunyai arah. Untuk menentukan arah dimana tork tersebut dikenakan, kaedah hukum tangan kanan boleh digunakan. Dalam contoh gambarajah diatas, arah tork adalah ke dalam gambarajah seperti yang ditanda ada ‘X’.

Apakah unit Tork dan bagaimana ia diukur

SI unit bagi tork adalah Newton-meter (Nm). Berdasarkan formula diatas, ianya amat mudah difahami kerana Newton adalah unit bagi daya dan meter adalah unit bagi jarak. Kadangkala, unit kgcm digunakan. Ianya agak mengelirukan kerana kg adalah unit bagi jisim, bukan daya. Namun, unit ini sering digunakan di dalam dokumen spesifikasi motor elektrik dan sebagainya. Contohnya, jika sesebuah motor elektrik tersebut mempunyai tork 5 kgcm, ia bermaksud motor tersebut mampu mengangkat beban seberat 5 kg daripada pusat putaran yang terletak sejauh 1 cm daripada beban. Jika jarak pusat putaran tersebut berada dua kali ganda (2 cm), maka motor tersebut hanya mampu mengangkat beban separuh daripada sebelumnya. Ini kerana, beban tersebut menghasilkan tork yang tinggi pada jarak 2 cm. Oleh itu, motor tersebut perlu menghasilkan tork berlawanan yang yang juga tinggi untuk mengangkat beban tersebut.

Berbalik kepada unit kgcm tadi, ia hanyalah bermaksud berapa berat yang boleh dihasilkan sesebuah motor pada jarak 1cm daripada pusat putaran. Dan, unit kgcm ini boleh ditukar kepada Nm dengan senang. Contohnya, jika berat tersebut adalah 1kg, berat ini akan menghasilkan daya:

Berdasarkan hukum Newton kedua:

F=ma

Berat 5kg tersebut ditarik oleh graviti bumi 9.81m/s²

F=1kg \times 9.81m/s^2=9.81N

Berat 1kg akan menghasilkan daya 9.81N.

1kgcm=9.81 Ncm

Seterusnya, kita perlu menukarkan unit cm kepada m.

9.81\times10^{-2} Nm=0.0981\:Nm 

Daripada kiraan diatas, kita boleh huraikan bahawa 1 kgcm bersamaan 0.0981 Nm.

Cara untuk meningkatkan dan mengurangkan tork

Kadangkala motor ataupun enjin yang digunakan mempunyai tork yang lebih atau kurang daripada yang diinginkan. Kadangkala motor ataupun enjin yang digunakan mempunyai tork yang lebih atau kurang daripada yang diinginkan. Jika anda ingat balik, panjang tuas (atau jarak antara beban dan pusat paksi) mampu meninggikan dan mengurangkan tork. Sama seperti gear, kerana dua gear boleh dilihat sebagai dua tuas yang disambungkan antara satu sama lain.

Nisbah gear yang tinggi mampu meninggikan tork. Namun perlu diingat bahawa tork yang ditinggikan akan mengurangkan kelajuan bersih. Untuk menggambarkan situasi ini, bayangkan anda mengayuh basikal yang mempunyai sistem gear, menaiki bukit. Untuk membolehkan anda mengayuh mendaki bukit, anda perlu menukarkan gear ringan, dengan ini nisbah gear basikal tersebut ditinggikan.Hasilnya, kaki anda mengayuh dengan pantas tetapi roda basikal berputar dengan perlahan. Namun, ia menghasilkan tork yang tinggi! Konsep tork dan gear ini juga diaplikasikan di dalam kereta manual yang menggunakan sistem gear.

Konklusi

Kita kita telah memahami apakah itu konsep tork dalam fizik. Secara kesimpulannya, tork adalah ukuran daya yang menyebabkan objek berputar. Dengan memahami tork, mungkin anda telah faham kenapa kereta dan basikal menggunakan gear. Juga, kenapa tombol pintu diletakkan pada posisi paling hujung jauh daripada engsel. Dengan pemahaman ini, jika anda ingin menggerakkan sesuatu yang berat, anda boleh menggunakan konsep tork pada tuas dan panjangkan jarak ‘r’ kayu tersebut daripada pusat putaran untuk membolehkan anda menggerakkan objek tersebut dengan daya yang sedikit.

Rujukan

https://maker.pro/custom/tutorial/what-is-torque-and-why-does-it-matter

https://isaacphysics.org/concepts/cp_moments

https://www.khanacademy.org/science/physics/torque-angular-momentum/torque-tutorial/a/torque