Fisika XI

Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar
Konsep Momen Gaya
Penerapan Momen Gaya dalam kehidupan sehari-hari

Salam Inovasi! Mari berprestasi wahai putra-putri remaja Indonesia melalui kemampuan kalian di bidang Fisika tingkat SMA.
Naskah materi dan soal disajikan untuk kalangan siswa/i SMA dan juga bagi pengunjung yang berminat mempelajarinya. Okey..?!

Semoga anda sukses dan lebih berprestasi.. Rajin pangkal pandai. Usaha yang keras, kemauan kuat dan semangat yang tangguh, Insya Allah, akan membuahkan sukses dan prestasi gemilang ..!!

Perjanjian Arah Momen Gaya dan Contoh-contoh Soal

Momen Inersia
Momen Insersia beberapa benda
Hubungan antara Momen Gaya dengan momentum Sudut

Dinamika Rotasi
Menggelinding
Hukum Kekekalan Momentum Sudut
Contoh-contoh Soal

Soal Soal Latihan Dinamika Rotasi dan Keseimbangan Benda Tegar Plus Kunci Jawaban :

1. Besaran yang menyebabkan benda dapat melakukan gerak rotasi adalah…
A. Momentum sudut
B. Percepatan sudut
C. Momen gaya
D. Momen inersia
E. Gaya Sentripetal

2. Besar Momen gaya (torsi) pada system berikut bila poros dititik A adalah… (tg θ = ¾)

A. 15 Nm searah jarum jam
B. 15 Nm berlawanan arah jarum jam
C. 35 Nm searah jarum jam
D. 35 Nm berlawanan arah jarum jam
E. 37,5 Nm berlawanan arah jarum jam

3. Bangun disamping merupakan persegi ABCD dengan sisi-sisi 40 cm, maka jumlah gaya yang bekerja pada titik O adalah.. (lihat gambar)

A. 45 Nm
B. 30 Nm
C. 15 Nm
D. 9 Nm
E. 3 Nm

4. Dua silinder tipis digabungkan menjadi satu dengan sumbu yang berhimpit. Jari-jari silinder tersebut masing-masing R1= 40 cm dan R2= 25 cm. Kedua silinder diberi dengan arah yang diperlihatkan pada gambar.

A. – 18,2 Nm
B. – 9,1 Nm
C. – 2,5 Nm
D. – 4,5 Nm
E. 12,5 Nm

5. Berikut ini pernyataan tentang faktor-faktor gerak rotasi

• 1. kecepatan sudut
• 2. letak sumbu rotasi
• 3. bentuk benda
• 4. massa benda

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar momen inersia adalah…
A. 1 dan 3
B. 2 dan 4
C. 1,2 dan 3
D. 1,2 dan 4
E. 1,2,3 dan 4

6. Lima partikel yang massanya sama, yaitu 2 kg terletak seperti pada gambar dibawah ini.

Jika massa batang diabaikan, maka momen Inersia system apabila sumbu putarnya terletak di m2 dan jarak masing-masing partikel 1 meter adalah…

A. 90 kg m2 B. 72 kg m2 C. 60 kg m2 D. 48 kg m2 E. 30 kg m2

7. Pada system gambar diketahui mA= 8 kg, mB= 5 kg. Massa katrol = 4 kg dan g= 10 ms-2. Katrol merupakan silinder pejal dan bergerak rota si. Maka percepatan system adalah..
A. 8,0 ms-2
B. 5,0 ms-2
C. 4,0 ms-2
D. 2,0 ms-2
E. 1,0 ms-2

8. Sebuah batang homogen yang panjangnya 80 cm dan massanya 3 kg. Batang itu diputar dengan poros terletak pada jarak 20 cm dari salah satu ujungnya. Besar momen inersia batang itu adalah…

A. 0,28 kgm2
B. 0,56 kgm2
C. 2,8 kgm2
D. 5,6 kgm2
E. 11,2 kgm2

9. Momen inersia yang melalui pusat massa bola pejal adalah 2/5 mR2 (m=massa bola dan R = jari-jari bola). Bila sumbu rotasi pada tepi bola sejajar maka besar momen inersia bola sekarang adalah…

A. 9/5 mR2
B. 8/5 mR2
C. 7/5 mR3
D. 4/5 mR2
E. 3/5 mR2

10. Sebuah roda dipasang pada suatu poros mendatar yang memiliki jari-jari 60 cm Sebuah gaya konstan 80 Newton diberikan dalam arah tangensial terhadap poros. Jika momen inersia system adalah 8 kg m2 , maka percepatan sudut roda adalah …
A. 10,0 rad/s2
B. 8,0 rad/s2
C. 7,2 rad/s2
D. 6,0rad/s2
E. 4,8 rad/s2

11. Seorang penari balet memiliki momen inersia 5 kgm2 ketika kedua lengannya direntangkan dan 2 kgm2 ketika kedua lengan merapat ke tubuhnya. Penari tersebut mula-mula berputar dengan kecepatan 2,4 put/s, maka besar kecepatan sudut penari saat kedua tangannya merapat adalah…

A. 3 put/s
B. 6 put/s
C. 12 put/s
D. 24 put/s
E. 30 put/s

12. Beberapa penerapan Hukum kekekalan momen tum sudut adalah sebagai berikut…

• 1. Seorang peluncur es yang sedang bergerak dan tiba-tiba berpegangan pada tiang mengakibatkan ia berotasi pada tiang menjadi lambat.
• 2. Penari balet dalm berputar dapat bergerak cepat bila kedua tangan didekapkan pada kedua bahu.
• 3. Peloncat indah dapat bergerak dengan putaran cepat bila kedua tangan dan kaki ditekuk

Pernyataan yang benar adalah ….

A. 3 saja
B. 1 dan 2
C. 1 dan 3
D. 2 dan 3
E. 1,2 dan 3

13. Silinder pejal, bola pejal, bola berongga dan silinder berongga masing- masing diletakkan diam dipuncak bidang miring. Semua benda tersebut memiliki massa dan jari-jari sama, kemudian dilepaskan bersama-sama sehingga menggelinding. Urutan benda yang memiliki kecepatan paling besar hingga yang paling kecil adalah …

A. silinder berongga, bola berongga, bola pejal, silinder pejal
B. silinder pejal, bola pejal, bola berongga, silinder berongga
C. bola pejal, silinder pejal, bola berongga, silinder berongga
D. bola pejal, bola berongga, silinder pejal, silinder berongga
E. bola berongga, bola pejal, silinder berongga, silinder berongga

14. Sebuah roda pejal yang A massanya 4 kg dan jari-jari 25 cm diletakkan pada bidang miring seperti gambar. Jika roda menggelinding sempurna , maka Energi kinetik roda saat tiba di B (AB=5 m dan OB= 4 meter) adalah….

A. 120 Joule
B. 150 Joule
C. 200 Joule
D. 240 Joule
E.300 Joule

15. Sebuah silinder pejal menggelinding dari keadaan diam menuruni bidang miring yang tingginya 6,1 m, maka kelajuan silinder ketika tiba dikaki bidang miring adalah … (g= 10 m/s2)

A. 4,9 m/s
B. 6,1 m/s
C. 6,4 m/s
D. 9,0 m/s
E. 11 m/s

16. Batang homogen panjangnya 60 cm dan massanya 5 kg. Batang itu diputar melalui poros yang ditempatkan ditengah-tengah batang. Besar kecepatan linier ujung batang adalah 6 m/s. Besar energi kinetik rotasi batang itu adalah…

A. 12 joule
B. 24 joule
C. 30 joule
D. 48 joule
E. 72 Joule

17. Sebuah silinder pejal yang massanya 10 kg dan jari- jarinya 20 cm menggelinding dengan kecepatan 8 m/s. Energi kinetik silinder itu adalah…

• A. 1920 joule
• B. 1760 joule
• C. 960 Joule
• D. 720 joule
• E. 480 Joule

18. Sebuah bola pejal bertranslasi dan berotasi dengan kecepatan linier v dan kecepatan sudut ω, maka energi kinetik total bola pejal adalah..

• A. 2/5 mv2
• B. 7/10 mv2
• C. 5/2 mv2
• D. 1/2 mv2
• E. 10/9 mv2

19. Sebuah roda pejal mempunyai massa 40 kg dan jari-jari 0,25 terletak di lantai kasar. (lihat gambar)
Melalui roda ditarik gaya sebesar 30N dengan arah mendatar sehingga roda menggelinding. Maka besar Energi kinetik system roda setelah bergerak selama 8 detik adalah…

A. 120 Joule
B. 240 Joule
C. 480 Joule
D. 720 Joule
E. 960 Joule

20. Sebuah silinder pejal dengan jari-jari R dan massa m menggelinding sepanjang bidang datar tanpa slip dengan kecepatan v. Kemudian silinder bergerak naik sepanjang bidang miring, seperti gambar. Tinggi maksimum h, yang dicapai silinder adalah …..

21. Dari gambar berikut W1 = W2 = 400 N

System dalam keadaan setimbang. Maka besar tegangan tali T dan θ adalah…

A. 400√2 N, 30˚
B. 400 N, 45˚
C. 400√2 N, 45˚
D. 400 N, 53˚
E. 400 N, 30˚

22. Sistem benda dalam keadaan setimbang ( gbr) Maka besar tegangan tali T adalah…

A. 100√3 N
B. 100√2 N
C. 100 N
D. 50√3N
E. 50 N

23. Suatu batang AB memiliki panjang 0,9 meter dan massanya diabaikan. Di titik A digantung beban 35 kg dan di titik B sebesar 40 kg. A gar batang setimbang, maka harus diletakkan penumpu pada jarak …… dari B.

A 0,64 m
B. 0,58 m
C. 0,52 m
D. 0,48 m
E. 0,42m

24. Sebuah tangga homogen bersandar pada dinding yang licin (lihat gambar)

Ujung A berada pada dinding dan ujung B berada pada lantai kasar. Diketahui OA= 2 m dan AB= 2√2 m. Jika batang AB akan menggeser, maka koefisien gesek statis di B adalah…

• A. 1/2
• B. 2/3
• C. 3/8
• D. 1/2√2
• E. 1/3√2

25. Dari gambar berikut , urutan untuk benda- benda yang berada dalam keseimbangan stabil, indifferent, labil dan labil adalah…

Jenis keseimbangan1

• A. 1,2,3 dan 4
  B. 2,3,4 dan 1
  C. 1,4,2 dan 3
  D. 4,3,2 dan 1
  E. 2,4,3 dan 1

26. Lengan Momen adalah…

• A. Besaran yang menyebabkan benda bergerak rotasi
• B. Perkalian antara gaya yang bekerja dengan jarak benda
• C. Gaya yang menyebabkan benda bergerak linier
• D. Jarak tegak lurus dari sumbu rotasi dengan garis kerjanya
  
• E. Garis kerja gaya yang bekerja pada benda

27. Sebuah roda yang yang semula dalam keadaan diam mempunyai momen Insersia 0,5 kgm². Roda diberi Momen Gaya 10 Nm hingga berputar, maka kecepatan anguler roda setelah bergerak 5 detik adalah…

• A. 125 rad/s
• B 100 rad/s
  
• C. 50 rad/s
• D. 25 rad/s
• E. 2,5 rad/s

28. Pada system katrol sperti gambar dibawah ini, katrol berbentuk lempeng pejal homogen bermassa 2M dan jejari R, sedangkan beban bermassa M diikat pada tali tanpa massa yang dililitkan pada katrol . Sistem dilepas sehingga bergerak dari keadaan diam. Percepatan sudut rotasi katrol dinyatakan dalam percepatan gravitasi g adalah..

A. ^8g/_R
B. ^4g/_R
C. ^2g/_R
D. ^g/_R
E. g/2R

(Soal UM-UGM 2005)