10+ Soal Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar [+Jawaban]

Diposting pada

Contoh Soal Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar – Rotasi adalah perputaran benda pada suatu sumbu yang tetap, misalnya perputaran gasing dan perputaran bumi pada poros/sumbunya. Untuk bumi, rotasi ini terjadi pada garis/poros/sumbu utara-selatan. Kesetimbangan benda tegar merupakan kondisi dimana momentum benda tegar sama dengan nol. Sedangkan benda tegar sendiri adalah benda yang bentuknya (geometrinya) akan selalu tetap sekalipun dikenakan gaya. Jadi sekalipun dia bergerak translasi atau rotasi bentuknya tidak akan berubah, contohnya meja, kursi, bola, dll.

Soal dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar dan jawaban

Kali ini Soalkimia.com akan membagikan Contoh Soal dan Penyelesaian Dinamika Rotasi dari berbagai penerbit buku fisika untuk kamu pelajari sebagai persiapan ulangan harian (UH) ataupun Ujian Nasional.

1 – 5 Soal Dinamika Rotasi dan Pembahasan

1. Soal Tentang Momentum Sudut

Seorang anak dengan kedua lengan berada dalam pangkuan sedang berputar pada suatu kursi putar dengan 1,00 putaran/s.

Ketika ia merentangkan kedua lengannya, ia diperlambat sampai 0,40 putaran/s. Tentukan perbandingan:

a. momen inersia gabungan anak + kursi sebelum dan sesudah kedua lengannya direntangkan

b. energi kinetik sebelum dan sesudahnya

Cara Penyelesaian:

ω₁= 1 rps (sebelum merentangkan tangan)

ω₂= 0,4 rps (sesudah merentangkan tangan)

(a) Gunakan Hukum Kekekalan momentum sudut

L₁= L₂

I₁ω₁= I₂ω₂

=>I₁(1) = I₂(0,4)

maka : I₁: I₂= 0,4 : 1

atau : I₁: I₂= 2 : 5

(b) Rumus energi kinetik rotasi adalah : Ekr = ½ I ω²

Maka :

Ekr₁= ½ I₁ω₁²  dan  Ekr₂= ½ I₂ω₂²

Sehingga perbandingan :

Ekr₁: Ekr₂= (I₁/ I₂).(ω₁: ω₂)²

Ekr₁: Ekr₂= (2/5) . (5/2)² = 5/2

Ekr₁: Ekr₂= 5 : 2

2. Soal Tentang Momen Inersia

Sebuah roda bermassa 6 kg dengan radius girasi 40 cm, berputar dengan kecepatan 300 rpm. Tentukan momen inersia dan energi kinetik rotasi roda itu.

Cara Penyelesaian :

I = M k2 = (6 kg) (0,40 m)2 = 0,96 kg . m2

Ekr = ½ I ω2 ; dengan ω harus dinyatakan dalam rad/s.

ω harus dinyatakan dalam rad/s.

ω = (300 putaran / menit) (1 menit / 60 sekon) (2 π rad / 1 putaran) = 31,4 rad/s

maka Ekr = ½ I ω2 = ½ (0,96 kg . m2) (31,4 rad/s)2 = 473 J.

3. Tentang Momentum Sudut

Sebuah bola pejal 500g berjari – jari 7 cm dengan momen kelembaman (inersia) sebesar 0,00098 kg . m2, berputar dengan 30 putaran/detik (put/s) pada sebuah sumbu yang melalui titik pusatnya. Berapakah

a. energi kinetik rotasi

b. momentum sudut.

(Catatan : ω harus dalam rad/s).

Penyelesaian :

(a) Dengan mengetahui bahwa ω = 30 put/s = 188 rad/s, maka akan kita peroleh :

Ekr = ½ I ω2 = ½ (0,00098 kg . m2) (188 rad/s)2 = 17,3 J

(b) Momentum sudutnya :

L = I ω = (0,00098 kg . m2) (188 rad/ s) = 0,184 kg . m2/s

4. Soal Tentang Hubungan antara Momen gaya dan percepatan sudut

Baling – baling suatu pesawat bermassa 70 kg dengan radius girasi 75 cm. Berapakah momen inersia baling – baling itu?

Agar baling – baling dapat dipercepat dengan percepatan sudut sebesar 4 put/s2, berapakah torsi yang diperlukan?

M = 70 kg ; k = 75 cm = 0,75 m ; I = ….? dan τ = ….?

Pembahasan :

I = Mk2 = (70 kg) (0,75 m)2 = 39 kg . m2

Dengan menggunakan τ = I α, dan α harus dalam rad/s2

α = (4 put / s2) (2 π rad/putaran) = 8 π rad/s2

Maka,

τ = I α = (39 kg . m2) (8 π rad/s2) = 990 N . m

5. Momen gaya (torsi)

Pada gambar menunjukkan gaya 40 N yang dikerjakan secara tangensial pada tepi roda berjari – jari 20 cm, dan ber-momen inersia 30 kg . m2. Tentukan momen gaya τ = ..? yang dimiliki benda tersebut.

r = 20 cm = 0,2 m

F = 40 N

Penyelesaian :

Nomor 5 Dinamika Rotasi

6 – 10 Soal Dinamika Rotasi dan Penyelesaian

6. Usaha dan Usaha dalam Gerak Rotasi

Sebuah silinder pejal menggelinding menaiki suatu bidang miring seperti pada gambar. Kecepatan awal silinder saat akan menaiki bidang miring adalah 20 m/s.

Bila energi yang hilang akibat gesekan dapat diabaikan, ternyata silinder mampu mencapai ketinggian h sebelum berbalik arah. Berapakah tinggi h ? (Silinder pejal, I = ½ mR2)

Penyelesaian :

Soal Dinamika Rotasi No.6

7. Usaha dalam Gerak Rotasi

Sebuah pejal homogen menggelinding pada bidang datar dengan kecepatan v = 10 m/s. Bola kemudian menggelinding ke atas menurut bidang miring hingga menc apai titik balik B setinggi h.

Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s, maka h = ? (benda berbentuk bola pejal maka : I = 2/5mR2 dan ω = V/R)

Penyelesaian :

Penyelesaian dinamika rotasi

Lihat Juga : Contoh Soal Virus Biologi Pilihan Ganda [+Kunci Jawaban]

8. Hubungan antara Momen gaya dan percepatan sudut

Sebuah yoyo bermassa 500 gram melakukan gerak seperti pada gambar. Berapa percepatan yang dialami?

Penyelesaian :

Kita Umpakan yoyo tersebut adalah silinder pejal

Penyelesaian soal dinamika no 8

9. Momen Inersia

Sebuah partikel bermassa 2 kg diikatkan pada seutas tali yang panjangnya 0,5 meter. Berapa momen Inersia partikel tersebut jika diputar ?

Cara Penyelesaian :

(Dalam soal ini kita membahas tentang rotasi partikel, bukan benda tegar. Jadi bisa dianggap massa benda terkonsentrasi pada pusat massanya)

Momen inersianya :

I = mr2

I = (2 kg) (0,5m)2

I = 0,5 kg m2

10. Momen gaya (torsi)

Batang AB yang massanya 4 kg dan panjang 3 m diberi penopang pada jarak 1 m dari ujung A. Pada ujung A diberi beban 80 N.

Agar batang seimbang, maka di ujung B harus diberi gaya sebesar ?

Penyelesaian :

Wbatang = 4 . 10 = 40 N (di tengah – tengah)

Jadi gaya – gaya yang bekerja terlihat seperti pada gambar berikut

Soal 10 Dinamika Rotasi Penyelesaian

Download soal Dinamika rotasi dan Kesetimbangan benda tegar

Penting : Kami menyarankan untuk mendownload File dalam format .doc atau .pdf melalui link dibawah ini agar mudah dibaca apabila beberapa equation diwebsite kurang jelas.

Google Drive  | Zippyshare

Gambar Gravatar
Assalamualaikum wr.wb. Selamat belajar dan mengerjakan tugas.^^Lakukan Terbaik yang kamu bisa, Berbagai Usaha, Pengalaman dan Latihan yang kamu lakukan saat ini, Pasti bukanlah hal yang sia-sia di waktu yang akan datang..

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *