Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar

Artikel ini diupload oleh sahabat belajar Bintang Fisika – Semarang Untuk materi lainnya silakan kunjungi www.bitangfisika.com Untuk informasi silakan kirim email ke [email protected]

Soal-soal Fisika

Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar Fisika kelas XI 1. Sistem pada gambar berikut berada dalam keadaan setimbang. Berat batang dan tali diabaikan. Gaya-gaya yang bekerja pada sistem adalah T, F, dan w. Manakah di antara pernyataan berikut yang tidak benar?

4. Perhatikan gambar di samping! y

4 cm

2 cm 3 cm

4 cm

2 cm

3 cm x

0

α T F

A. B. C. D. E.

2 cm

W

F2 + w2 = T2 F = w tg α T = w sec α F dan w adalah komponen gaya T w = T cos α

2. Seseorang memikul dua beban dengan tongkat homogen AB yang panjangnya 1,5 m. Beban yang satu di ujung A dan yang lainnya di ujung B. Beban di A beratnya 100 N dan di B 500 N. Supaya batang AB setimbang bahu orang tersebut harus ditempatkan pada … A. 0,2 m dari B B. 0,25 m dari B C. 0,3 m dari B D. 0,5 m dari B E. 0,75 m dari B 3. Sebuah gaya F = (5i + 4j) memiliki lengan momen d = (ai + 2j) terhadap suatu titik poros. Vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan yang searah dengan sumbu X dan Y pada koordinat kartesian. Jika besar momen yang dilakukan gaya F terhadap titik poros bernila Nm, maka nilai a sama dengan … A. 3 D. 8 B. 4 E. 9 C. 7

1|Page

Letak titik berat dari bangun tersebut adalah .... A. X = 6 cm; Y = 4 cm B. X = 4 cm; Y = 6 cm C. X = 4,3 cm; Y = 4 cm D. X = 4 cm; Y = 4,3 cm E. X = 3 cm; Y = 3 cm 5. Perhatikan gambar berikut ini! 20 N

0,4 m

1m

A

10 N

40 N

B

C

Bila massa batang AB diabaikan maka besar dan titik tangkap gaya resultannya adalah … A. 30 N dan 0,7 m di kiri A B. 30 N dan 0,7 m di kanan A C. 30 N dan 1,0 m di kiri A D. 30 N dan 2,0 m di kanan A E. 30 N dan 2,0 m di kiri A 6. Perhatikan gambar diagram di samping! 12

y

8N

–1

0

1

2

3

x

Resultan kedua gaya sejajar terletak pada …

Artikel ini diupload oleh sahabat belajar Bintang Fisika – Semarang Untuk materi lainnya silakan kunjungi www.bitangfisika.com Untuk informasi silakan kirim email ke [email protected]

X = +0,6 m X = 2,8 m X = + 1,4 m X = + 1,2 m X = + 2,1 m

9. Tiga benda dipasang pada ujung kerangka yang massanya dapat diabaikan. Jika sistem diputar terhadap sumbu-y, berapakah momen inersia sistem? y

7. Pada gambar di samping dilukiskan suatu segitiga siku-siku yang sangat ringan, tetapi kuat.

200 g 300 g 5 cm

m2 x

F

Di titik sudutnya ada massa m1, m2, dan m3 masing-masing bearnya 100 gram, 100 gram, dan 300 gram. Jarak antara m1dan m2, m2 dan m3 masing-masing 40 cm dan 30 cm. Gaya F mengenai tegak lurus pada kerangka m1 m2 dengan jarak x dari m1. Gaya F sebidang dengan bidang kerangka. Agar titik bergerak translasi murni (tanpa rotasi) besar x adalah … A. 20 cm B. 30 cm C. 32 cm D. 38 cm E. 40 cm 8. Sebuah batang homogen panjang 5 m pada masing-masing ujungnya bekerja gaya sebesar 10 N membentuk sudut 30o terhadap batang. Besar momen kopel gaya tersebut adalah … 10 N 300

5m

300

10 N A. B. C. D. E.

15 Nm sesuai arah jarum jam 20 Nm sesuai arah jarum jam 25 Nm sesuai arah jarum jam 25 3 Nm sesuai arah jarum jam 50 Nm sesuai arah jarum jam

2|Page

100 g x

m3

m1

5 cm

A. B. C. D. E.

A. B. C. D. E.

10 cm

0,0005 kgm2 0,00075 kgm2 0,001 kgm2 0,00175 kgm2 0,00225 kgm2

10. Sebuah batang diputar dengan sumbu putar terletak pada jarak 31 dari salah satu ujungnya. Bila massa batang m dan panjang batang l, maka momen inersianya adalah ... A. 21 ml2 B. C. D. E.

1 3 1 6 1 7 1 9

ml2 ml2 ml2 ml2

11. Seorang penari balet berputar 3 putaran per sekon dengan lengan direntangkan, saat itu momen inersianya 8 kg.m2. Jika kedua lengannya dirapatkan sehingga momen inersianya menjadi 2 kg.m2 maka frekuensi putarannya menjadi … putaran per sekon. A. 0,75 B. 3 C. 5,3 D. 8 E. 12 12. Suatu batang homogen bermassa m dengan panjang l diputar melalui poros yang terletak pada pertengahan batang sehingga momen inersia batang Ipm = 121 ml2. Jika sumbu putar (poros) terletak

Artikel ini diupload oleh sahabat belajar Bintang Fisika – Semarang Untuk materi lainnya silakan kunjungi www.bitangfisika.com Untuk informasi silakan kirim email ke [email protected]

pada jarak 14 l dari salah satu ujung batang, berapakah momen inersia batang tersebut? A. 487 ml2 B. C. D. E.

7 ml2 36 1 ml2 2 31 ml2 48 31 ml2 36

13. Bola pejal menggelinding pada bidang kasar dengan sudut 37°. Percepatan yang dialami bola pejal tersebut adalah … A. 4,0 m/s B. 4,3 m/s C. 3,0 m/s D. 5,7 m/s E. 5,3 m/s 14. Sebuah bola pejal menggelinding dari keadaan diam menuruni bidang miring kasar yang membentuk sudut 30o dengan arah mendatar. Kelajuan linear bola ketika sudah menempuh lintasan sepanjang 3,5 m adalah … m/s. A. 6 B. 5 C. 4 D. 3 E. 2 15. Gerak menggelinding terjadi karena … A. gaya yang diberikan jumlahnya tidak nol B. jumlah torsi tidak nol C. jumlah gaya dan jumlah torsi tidak nol D. hanya bisa terjadi pada bidang miring E. dapat terjadi pada bidang yang licin sempurna 16. Dari keadaan diam, benda tegar melakukan gerak rotasi dengan 2 percepatan sudut 15 rad/s . Titik A berada pada benda tersebut berjarak 10 cm dari sumbu putar. Tepat setelah benda berotasi selama 0,4 sekon. A mengalami percepatan total sebesar ... A. 1,5 m/s2 B. 2,1 m/s2 C. 3,6 m/s2 3|Page

D. 3,9 m/s2 E. 5,1 m/s2 17. Sebuah roda memiliki massa 40 kg dan diameter 120 cm, berputar dengan kecepatan sudut 5 rad/s. Besar momentum sudutnya adalah … A. 24 kgm2/s B. 30 kgm2/s C. 36 kgm2/s D. 60 kgm2/s E. 72 kgm2/s 18. Sebuah roda pejal jari-jarinya 20 cm dan massanya 5 kg. Pada roda itu bekerja momen gaya sebesar 10 Nm. Besar percepatan sudut roda itu adalah … A. 0,1 rad/s2 B. 5 rad/s2 C. 10 rad/s2 D. 20 rad/s2 E. 100 rad/s2 19. Sebuah roda berbentuk silinder pejal berjari-jari 10 cm dan bermassa 5 kg. Jika roda tersebut diputar pada sumbunya dengan kecepatan sudut 5 rad/s, maka energi kinetiknya adalah … A. 0,3125 J B. 0,625 J C. 3,125 J D. 6,25 J E. 31,25 J 20. Suatu motor listrik memutar roda A yang berjari-jari 10 cm. Roda A dihubungkan dengan roda B yang berjari-jari 50 cm seperti tampak pada gambar. Jika motor memberikan energi sebesar 1 joule pada roda A dan momen inersia roda A adalah 5 × 104 (sistem dalam satuan cgs.), tentukanlah kecepatan sudut roda B jika massa B diabaikan.

Artikel ini diupload oleh sahabat belajar Bintang Fisika – Semarang Untuk materi lainnya silakan kunjungi www.bitangfisika.com Untuk informasi silakan kirim email ke [email protected]

A. B. C. D. E.

40 rad/s 80 rad/s 400 rad/s 1000 rad/s 2000 rad/s

4|Page