35 Latihan Soal Dinamika Rotasi untuk Menghadapi Ulangan Harian (UH), Ulangan Akhir Semester (UAS), dan Ujian Sekolah (US)

Sahabat fisioner, untuk lebih memahami materi fisika serta untuk mempersiapkan diri untuk menghadapi ulangan harian (UH), ulangan akhir semester (UAS), ujian sekolah (US), seleksi nasional masuk perguruan tinggi negeri (SNMPTN), berikut akan diberikan contoh soal beserta tips dan trik pembahasannya. Bagaimana sudah siap? Ayo kita mulai!

Topik: Dinamika rotasi benda tegar

Soal-soal

1. Perhatikan gambar berikut ini!

Salah satu ujung sebuah jungkat-jungkit dinaiki anak yang beratnya 25 kg. Ujung satunya dinaiki anak yang beratnya 30 kg. Jarak masing-masing anak dari titik tumpu adalah 1 m dan 0,5 m. Berapa torsi masing masing, dan berapa torsi totalnya? Ke mana arah putaran batang ?

Penyelesaian:

Arah gaya dan sumbu rotasi membentuk sudut siku-siku (90⁰), sehingga nilai sin θ = sin 90⁰ = 1. Jika kita misalkan massa 25 kg mengakibatkan torsi 1 dan massa 30 kg menyebabkan torsi 2 maka:

τ₁= r₁.F₁.sin θ = r₁.(m₁.g).1= r₁. m₁. g = (1 m)(25 kg)(9,8 m/det²)

= 245 Nm

τ₂= r₂.F₂.sin θ = r₂.(m₂.g).1= r₂. m₂. g = (0,5 m)(30 kg)(9,8 m/det²)

= 147 Nm

Torsi satu membuat jungkat jungkit bergerak searah arah jarum jam, torsi kedua membuat jungkat-jungkit bergerak berlawanan arah jarum jam. Besar torsi total adalah :

τ₁– τ₂= 245 – 147 = 98 Nm, arah putaran searah jarum jam.

----------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

2. Sebuah partikel bermassa 200 gram berada 20 cm dari pusat rotasi. Tentukan momen inersia partikel tersebut ketika diputar!

Penyelesaian

Diketahui:

m = 200 gram = 0,2 kg

r = 20 cm = 0,2 m

Ditanyakan: I = ….?

Jawab:

----------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

3. Sebuah silinder pejal memiliki massa 0,5 kg dan panjang 0,2 meter, berputar melalui sumbunya. Hitunglah momen inersianya!

Penyelesaian

Diketahui:

M = 0,5 kg

L = 0,2 m

Ditanyakan: I = …?

Jawab:

----------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

4. Sebuah roda berbentuk cakram homogen dengan jari-jari 60 cm dan massa 100 kg. Jika momen gaya yang bekerja pada roda 200 Nm, hitunglah percepatan sudut roda tersebut!

Penyelesaian

Diketahui:

r = 60 cm = 0,6 m

m = 100 kg

τ = 200 Nm

Ditanya: α = … ?

Jawab:

----------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

5. Seorang penari balet memiliki momen inersia 8 kgm² ketika kedua lengannya terlentang dan 2 kgm² ketika merapat ke tubuhnya. Pada saat kedua lengannya terlentang, penari tersebut berputar dengan kelajuan 3 putaran/s. Setelah itu, kedua lengannya dirapatkan ke tubuhnya. Tentukanlah laju putaran penari ketika kedua lengannya merapat!

Penyelesaian

Diketahui:

I = 8 kgm²

I’= 2 kg m²

ω = 3 putaran/s

Ditanyakan : ω ' = ...?

Jawab:

----------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

6. Jika sistem partikel pada gambar berikut dalam keadaan seimbang, tentukan nilai m!

Penyelesaian

Diketahui:

a₁ = 30⁰

a₂ = 60⁰

T₂ = 30 N

Ditanyakan: m = ….?

Jawab:

----------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

7. Perhatikan gambar berikut ini!

Pada gambar di atas tampak dua orang anak sedang bermain jungkat-jungkit. Massa anak yang putri adalah 25 kg, sedangkan massa anak yang putra adalah 50 kg. Anak putri berada 3 m dari pusat rotasi jungkat-jungkit, sedangkan anak yang putra berada 1,5 m dari pusat rotasi jungkat-jungkit. Tentukan apakah kedua anak tersebut dalam keadaan seimbang atau tidak! (g = 10 m/s²)

Penyelesaian

Diketahui:

m_p = 25 kg

r_p = 3 m

m_L = 50 kg

r_L = 1,5 m

Ditanyakan: apakah kedua anak dalam keadaan seimbang?

Jawab:

----------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

8. Perhatiikan gambar berikut ini!

Pada sistem keseimbangan benda tegar seperti pada gambar di atas, batang homogen AB dengan panjang 120 cm memiliki berat 20 N. Beban seberat 25 N digantung pada ujung B dan dihubungkan dengan tali pada dinding. Tentukan tegangan pada tali jika panjang tali 150 cm!

Penyelesaian