Soal Dinamika Gerak Rotasi

7/21/2019 Soal Dinamika Gerak Rotasi

1/14

Penekanan pada kasus dengan penggunaan persamaan = I dan F = ma, momen inersia (silinder

dan bola pejal), kasus Energi kinetik translasi-rotasi dan hubungan-hubungan antara besaran gerak rotasi

dan translasi.

Soal No. 1

Sebuah ember berikut isinya bermassa m = 20 kg dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol berbentuk

silinder pejal bermassa M = 10 kg. Ember mula-mula ditahan dalam kondisi diam kemudian dilepaskan.

Jika jari-jari katrol 25 cm dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2tentukan :

a) percepatan gerak turunnya benda m

b) percepatan sudut katrol

c) tegangan tali

Pembahasan

a) percepatan gerak turunnya benda m

Tinjau katrol :

(Persamaan 1)

Tinjau benda m :

(Persamaan 2)


2/14

Gabung 1 dan 2:

b) percepatan sudut katrol

c) tegangan tali

Soal No. 2

Dua buah ember dihubungkan dengan tali dan katrol berjari-jari 10 cm, ditahan dalam kondisi diam

kemudian dilepas seperti gambar berikut!

Jika massa m1= 5 kg , m2= 3 kg dan massa katrol M = 4 kg, tentukan :

a) percepatan gerak ember

b) tegangan tali pada ember 1

c) tegangan tali pada ember 2

Pembahasan

a) percepatan gerak ember

Tinjau katrol


3/14

Tinjau ember 1

( Persamaan 2 )

Tinjau ember 2

( Persamaan 3 )

Gabung 2 dan 3

( Persamaan 4 )

Gabung 1 dan 4

b) tegangan tali pada ember 1

Dari persamaan 2


4/14

c) tegangan tali pada ember 2

Dari persamaan 3

Soal No. 3

Sebuah katrol silinder pejal dengan massa M = 4 kg berjari-jari 20 cm dihubungkan dengan dua buah

massa m1= 5 kg dan m2= 3 kg m1= 3 kg dan m2= 5 kg dalam kondisi tertahan diam kemudian

dilepaskan.

Jika lantai dibawah m1licin , tentukan percepatan gerak kedua massa!

Pembahasan

Tinjau katrol M

( Persamaan 1 )

Tinjau m2

( Persamaan 2 )

Tinjau m1


5/14

( Persamaan 3 )

Gabung 2 dan 3

( Persamaan 4 )

Soal No. 4

Sebuah silinder pejal bermassa 10 kg berada diatas permukaan yang kasar ditarik gaya F = 50 N seperti

diperlihatkan gambar berikut!

Tentukan percepatan gerak silinder jika jari-jarinya adalah 40 cm!

Pembahasan

Tinjau gaya-gaya pada silinder :


6/14

( Persamaan 1 )

( Persamaan 2 )

Gabung 1 dan 2

Soal No. 5

Bola pejal bermassa 10 kg mula-mula diam kemudian dilepaskan dari ujung sebuah bidang miring dan

mulai bergerak transalasi rotasi. Jari-jari bola adalah 1 meter, dan ketinggian h = 28 m.

Tentukan kecepatan bola saat tiba di ujung bawah bidang miring!

Pembahasan

Hukum Kekekalan Energi Mekanik :
http://fisikastudycenter.com/http://fisikastudycenter.com/


7/14

Soal No. 6

Silinder pejal dengan jari-jari 5 cm bermassa 0,25 kg bertranslasi dengan kelajuan linear 4 m/s. Tentukan

energi kinetik silinder jika selain bertranslasi silinder juga berotasi!

Pembahasan

Data dari soal:

m = 0,25 kg

r = 5 cm = 0,05 m

v = 4 m/s

Ek =.....

Energi kinetik total dari Silinder pejal

Soal No. 7

Pada gambar di bawah roda katrol pejal C berputar melepaskan diri dari lilitan tali.


8/14

Massa roda C adalah 300 gram. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, maka tegangan tali T adalah....

A. 1 N

B. 1,5 N

C. 2 N

D. 3,3 N

E. 4 N

(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan

Gaya yang bekerja pada katrol

Hukum Newton untuk gerak translasi katrol

(Persamaan 1)

Dari gerak rotasi katrol


9/14

(Persamaan 2)

Gabungkan

Rumus jadi untuk kasus di atas adalah

Soal No. 8

Sebuah katrol bentuknya silinder pejal dengan massa M = 4 kg ditarik dengan gaya F hingga berotasi

dengan percepatan sudut sebesar 5 rad/s2.

Jika jari-jari katrol adalah 20 cm, tentukan besarnya gaya F tersebut ! Gunakan momen inersia katrol I

=1/2Mr2

Pembahasan

Data

M = 4 kg

r = 20 cm = 0,2 m

= 5 rad/s2

F =


10/14

Gaya yang bekerja pada katrol dan jaraknya, gaya berat w, tidak usah diikutkan, karena posisinya tepat di

poros, jadi tidak menghasilkan putaran.

Jumlah torsi (perkalian gaya dengan jaraknya) harus sama dengan I. Sehingga

Soal No. 9

Perhatikan gambar sebuah roda pejal homogen di bawah!

Pada tepi roda dililitkan sebuah tali dengan gaya F = 6 N. Jika massa roda 5 kg dan jari-jarinya 20 cm,

percepatan sudut roda tersebut adalah.....

A. 0,12 rad/s2

B. 1,2 rad/s2

C. 3,0 rad/s2

D. 6,0 rad/s2

E. 12,0 rad/s

2

Pembahasan

Data:

M = 5 kg

r = 20 cm = 2/10 meter

F = 6 N

=....


11/14

Dari = I

Soal No. 10

Sebuah silinder pejal dan sebuah bola pejal menggelinding pada suatu bidang miring dari keadaan diam

bersamaan. Ketinggian bidang miring adalah h meter.

a) Tentukan perbandingan kelajuan silinder dan bola saat tiba di dasar bidang miring.

b) Manakah yang tiba lebih dahulu di dasar bidang miring antara dua benda tersebut?

Pembahasan

Seperti soal nomor 5, kelajuan saat di dasar bidang.

dengan I = nmr2, h1= h dan v2= v,


12/14

Coret sesama m dan r,

Diperoleh rumus jadi untuk kasus ini:

Diterapkan untuk mencari perbandingan laju silinder dan laju bola, 2g dan h sama, sehingga tinggal

pengaruh n saja. Untuk silinder n = 1/2 dan untuk bola n = 2/5, diambil dari rumus momen inersia masing-

masing. Sehingga

a) perbandingannya:

b) laju bola lebih besar dari laju silinder, jadi sampai lebih dulu.

Soal No. 11

Sebuah partikel bermassa 0,2 kg bergerak melingkar dengan kecepatan sudut tetap 10 rad/s. Jika jari-jari

lintasan partikel 30 cm, maka momentum sudut partikel itu adalah....A. 0,90 kg m2s1

B. 0,45 kg m2s1

C. 0,30 kg m2s1

D. 0,18 kg m2s1

E. 0,16 kg m2s1

Pembahasan


13/14

Data :

m = 0,2 kg

= 10 rad/s

r = 30 cm = 0,3 m

Momentum sudut L =.....

Rumus Momentum sudut

dimana

L = momentum sudut

v = r = 10(0,3) = 3 m/s

L = mvr = 0,2(3)(0,3) = 0,18 kg m2s1

Soal No. 12

Seorang penari balet berputar 3 putaran/sekon dengan kedua tangannya direntangkan. Pada saat itu

momen inersia penari 8 kg m2. Kemudian lengannya dirapatkan sehingga momen inersianya menjadi 2 kg

m2. Frekuensi putaran sekarang menjadi......

A. 10 putaran/sekon

B. 12 putaran/sekon

C. 16 putaran/sekon

D. 24 putaran/sekon

E. 48 putaran/sekon

(ebt 97)

Pembahasan

Data:

1= 3 putaran/s

I1= 8 kg m2

I2= 2 kg m2

2=.....

Dengan kekekalan momentum sudut:

diperoleh frekuensi sudut atau kecepatan sudut yang baru:


14/14

Read more:http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/12-dinamika-gerak-rotasi#ixzz32NiJqQ6k
http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/12-dinamika-gerak-rotasi#ixzz32NiJqQ6khttp://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/12-dinamika-gerak-rotasi#ixzz32NiJqQ6k

Soal Dinamika Gerak Rotasi

Documents

Transcript of Soal Dinamika Gerak Rotasi