Soal dan Pembahasan Bab 4 Gerak Melingkar – Fisika SMA 1

Soal dan Pembahasan Bab 4 Gerak Melingkar - Fisika SMA 1

 

#Soal 1

Sebuah bola bermassa 200 gram diikat pada ujung sebuah tali dan diputar dengan kelajuan tetap sehingga gerakan bola tersebut membentuk lingkaran horizontal dengan radius 0,2 meter. Jika bola menempuh 10 putaran dalam 5 detik, berapakah percepatan sentripetalnya?

Pembahasan
Percepatan sentripetal dirumuskan dengan persamaan

Karena laju putaran bola belum diketahui maka terlebih dahulu kita tentukan laju bola (v). Apabila bola menempuh 10 putaran dalam 5 detik maka satu putaran ditempuh dalam 2 detik, di mana ini merupakan periode putaran (T). Jarak lintasan yang ditempuh benda adalah keliling lingkaran 2πr, di mana r = jari-jari lingkaran. Dengan demikian, laju bola

Dengan demikian, percepatan sentripetal menjadi

 

#Soal 2

Satu kali mengorbit bumi, bulan memerlukan waktu 27,3 hari. Jari-jari orbit bulan 384.000 km,berapakah percepatan bulan terhadap bumi? (Catatan: Dalam GMB hanya ada percepatan sentripetal sehingga jika ditanyakan percepatan maka yang dimaksudkan adalah percepatan sentripetal)

Pembahasan
Ketika mengorbit bumi satu kali, bulan menempuh jarak 2πr, di mana r = 3,84 × 10^8 meter merupakan jari-jari jalur lintasannya (lingkaran). Periode T dalam satuan sekon adalah T = (27,3 hari)(24 jam)(3.600 s/jam) = 2,36 × 10^6 s. Dengan demikian, percepatan sentripetal bulan terhadap bumi adalah

 

#Soal 3

Seorang pembalap mengendarai motornya melewati suatu tikungan yang berbentuk setengah lingkaran yang memiliki jari-jari 20 meter. Jika laju sepeda motor 20 m/s, berapakah percepatan sepeda motor?

Pembahasan
Percepatan sentripetal sepeda motor adalah

 

#Soal 4

Sebuah karet melingkari roda yang berjari-jari 25 cm. Sebuah titik pada karet tersebut memiliki kecepatan 5 m/s. Berapakah kecepatan sudut roda tersebut?

Pembahasan
Diketahui: r = 25 cm = 0,25 m; v = 5 m/s
Kecepatan linear suatu titik pada karet yang melingkari roda dengan satuan-satuannya menggambarkan gerakan linier. Jadi, kecepatan sudut adalah


Untuk mengubah rad/s (radian per sekon) menjadi putaran per sekon, kita kalikan dengan faktor konversi berikut ini.

 

#Soal 5

Sebuah tali dililitkan pada sebuah katrol yang berjari-jari 5 cm. Katrol tersebut diputar pada 30 putaran per sekon. Selanjutnya, katrol diperlambat secara serempak (seragam) sampai 20 putaran per sekon dengan selang waktu 2 sekon. Tentukan
a. perlambatan sudut;
b. jumlah putaran berkaitan dengan 2 sekon perlambatan;
c. panjang tali yang dililitkan pada katrol dalam waktu 2 sekon.

Pembahasan
Diketahui: r = 5 cm = 0,05 m; ω0 = 30 put/s; ωt = 20 put/s; ∆t = 2 s
a. Katrol diperlambat sehingga gerak yang dialami merupakan perlambatan sudut atau percepatan sudut yang bernilai negatif. Dengan demikian,

b. Jumlah putaran harus sama dengan kecepatan sudut rata-rata dikalikan dengan waktu.

c. Diketahui bahwa katrol membuat 50 putaran dalam waktu 2 sekon. Untuk mendapatkan panjang tali, berarti kita mencari nilai s. Untuk dapat menentukan nilai s, kita harus mengubah putaran menjadi radian sebagai berikut.
(50 put)(2
π rad/put) = (100)(3,14) rad = 314 rad
s = θr
= (314 rad)(0,05 m)
= 15,7 m

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*