Contoh Soal Dan Pembahasan Tentang Gerak Melingkar

Contoh Soal dan Pembahasan tentang Gerak Melingkar, Materi Fisika Kelas 1 (X) SMA ; percepatan sentripetal, gaya sentripetal, kecepatan sudut, hubungan roda-roda, kinematika gerak melingkar dan beberapa soal pengayaan Hukum Newton Gerak Melingkar.

Contoh Soal dan Pembahasa Pembahasan n

Soal No. 1

Nyatakan dalam satuan radian : a) 90o b) 270o Pembahasan

360o = 2π radian a) 90o

b) 270o

Soal No. 2

Konversikan ke dalam satuan rad/s : a) 120 rpm b) 60 rpm Pembahasan

1 rpm = 1 putaran per menit 1 putaran adalah 2π radian atau 1 putaran adalah 360 o 1 menit adalah 60 sekon a) 120 rpm

b) 60 rpm

Soal No. 3

Sebuah benda bergeak melingkar dengan kecepatan kece patan sudut 50π rad/s. Tentukan frekuensi putaran gerak benda! Pembahasan

Soal No. 4

Kecepatan sudut sebuah benda yang bergerak melingkar adalah 12 rad/s. Jika jari-jari putarannya adalah 2 meter, tentukan besar kecepatan benda tersebut! Pembahasan

Soal No. 5

Sebuah benda bermassa 1 kg berputar dengan kecepatan sudut 120 rpm. Jika jari-jari putaran benda adalah 2 meter tentukan percepatan sentripetal gerak benda tersebut ! Pembahasan

Data : ω = 120 rpm = 4π rad/s r = 2 meter  m = 1 kg asp = ...? asp = V2/r  = ω2 r  asp = (4π)2 (2) = 32π2 m/s2 Soal No. 6

Gaya sentripetal yang bekerja pada sebuah benda bermassa 1 kg yang sedang bergerak  melingkar beraturan dengan jari-jari lintasan sebesar 2 m dan kecepatan 3 m/s adalah....? Pembahasan

Data : m = 1 kg r = 2 meter  V = 3 m/s Fsp = ....? Fsp = m ( V2/r  ) Fsp = (1)( 32/2 ) = 4,5 N Soal No. 7

Dua buah roda berputar dihubungkan seperti gambar berikut!

Jika jari jari roda pertama adalah 20 cm, jari-jari roda kedua adalah 10 cm dan kecepatan sudut roda pertama adalah 50 rad/s, tentukan kecepatan sudut roda kedua! Pembahasan

Data : r 1 = 20 cm r 2 = 10 cm ω1 = 50 rad/s ω2 = ...? Dua roda dengan hubungan seperti soal diatas akan memiliki kecepatan (v) yang sama :

Soal No. 8

Dua buah roda berputar dihubungkan seperti gambar berikut!

Jika kecepatan roda pertama adalah 20 m/s jari-jari roda pertama dan kedua masing-masing 20 cm dan 10 cm, tentukan kecepatan roda kedua! Pembahasan

Kecepatan sudut untuk hubungan dua roda seperti soal adalah sama:

Soal No. 9

Tiga buah roda berputar dihubungkan seperti gambar berikut!

Data ketiga roda : r 1 = 20 cm r 2 = 10 cm r 3 = 5 cm Jika kecepatan sudut roda pertama adalah 100 rad/s, tentukan kecepatan sudut roda ketiga! Pembahasan

Soal No. 10

Sebuah partikel bergerak melingkar dengan kecepatan sudut sebesar 4 rad/s selama 5 sekon. Tentukan besar sudut yang ditempuh partikel! Pembahasan

Soal di atas tentang Gerak Melingkar Beraturan. Untuk mencari sudut tempuh gunakan rumus : θ = ωt θ = (4)(5) = 20 radian. Soal No. 11

Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s 2. Jika mula-mula benda diam, tentukan : a) Kecepatan sudut benda setelah 5 sekon b) Sudut tempuh setelah 5 sekon Pembahasan

Data : α = 2 rad/s 2 ωo = 0 t = 5 sekon Soal tentang Gerak Melingkar Berubah Beraturan a) ωt = ωo + αt ωt = (0) + (2)(5) = 10 rad/s b) θ = ω ot + 1/2 αt2 θ = (0)(5) + 1/2 (2)(5)2

Soal No. 12

Sebuah mobil dengan massa 2 ton bergerak dengan kecepatan 20 m/s menempuh lintasan dengan jari-jari 100 m.

Jika kecepatan gerak mobil 20 m/s tentukan gaya Normal yang dialami badan mobil saat berada di puncak lintasan! Pembahasan

Gaya-gaya saat mobil di puncak lintasan :

Hukum Newton Gerak Melingkar :

Soal No. 13

Sebuah benda bergerak melingkar dengan jari-jari lintasan 50 cm seperti gambar berikut.

Jika massa benda 200 gram dan percepatan gravitasi 10 m/s 2, tentukan besar tegangan tali ketika benda berada di titik titik tertinggi! Pembahasan

Untuk benda yang bergerak melingkar berlaku

Uraikan gaya-gaya yang bekerja pada benda saat berada di titik tertinggi (aturan : gaya yang ke arah pusat adalah positif, positif, gaya yang berarah menjauhi pusat adalah adalah negatif)

Sehingga didapat persamaan :

Soal No. 14

Dari soal no. 13 tentukan tegangan tali saat benda berada pada titik terendah! Pembahasan

Saat benda berada pada titik terendah, tegangan Tali berarah menuju pusat(+) sedang berat benda menjauhi pusat(−) sehingga persamaan menjadi:

Soal No. 15

Berdasarkan gambar berikut, tentukan kecepatan sudut roda kedua!

Pembahasan