Contoh Soal Dinamika Rotasi Beserta Pemecahannya

Ketika suatu benda bergerak pada lintasan lurus, maka benda tersebut dapat dikatakan bergerak secara translasi. Akan tetapi, ketika benda tersebut bergerak pada sumbu putarnya atau bergerak pada lintasan melingkar maka benda tersebut bergerak secara rotasi.

Ketika benda bergerak secara translasi, benda tersebut dapat menerima gaya eksternal jika diberikan. Gaya yang diberikan ini dapat mengubah arah lintasan benda. Akan tetapi ketika benda bergerak berputar atau pada lintasan melingkar, benda tersebut dapat pula menerima gaya yang lebih dikenal sebagai Torsi.

Konsep momen inersia pertama kali diberikan oleh Leonhard Euler. Momen inersia didefinisikan sebagai kelembaman suatu benda untuk berputar pada porosnya, atau dapat dikatakan ukuran kesukaran untuk membuat benda berputar atau bergerak melingkar. Besar momen inersia bergantung pada bentuk benda dan posisi sumbu putar benda tersebut.

Momen inersia dirumuskan dengan:


dimana:
I adalah momen inersia (kgm2)
r adalah jari-jari (m)
m adalah massa benda atau partikel (kg)

Benda yang terdiri atas susunan partikel atau benda-benda penyusunnya yang lebih kecil, jika melakukan gerak rotasi, maka momen inersianya sama dengan hasil jumlah semua momem inersia penyusunnya:



Momentum sudut adalah ukuran kesukaran benda untuk mengubah arah gerak benda yang sedang berputar atau bergerak melingkar.
Momentum sudut dirumuskan dengan:



dimana:

L adalah momentum sudut (kgm2s-1)
I adalah momen inersia benda (kgm2)
adalah kecepatan sudut benda (rad/s)
m adalah massa benda (kg)
v adalah kecepatan linear (m/s)
r adalah jarak benda ke sumbu putarnya (m)




Contoh Soal Dinamika Rotasi Beserta Pemecahannya


1. Dari gambar berikut, balok A mempunyai massa 2 kg dan balok B = 1Kg. bila gaya gesekan antara benda A dengan bidang 2,5 Newton, sedangkan gaya gesekan tali dengan katrol diabaikan, maka percepatan kedua benda adalah.. 

A. 20,0 m.s-2
B. 10,0 m.s-2
C. 6,7 m.s-2
D. 3,3 m.s-2
E. 2,5 m.s-2

Jawaban: E


Pembahasan :

Diketahui : 
Massa balok A (mA) = 2 kg
Massa balok B (mB) = 1 kg
Gaya gesek antara balok A dan bidang datar (fges A) = 2,5 Newton
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat balok B (wB) = mB g = (1)(10) = 10 Newton

Ditanya : Percepatan kedua benda (a)=?

Jawab :

Percepatan kedua benda dihitung menggunakan rumus hukum II Newton.
∑F = m a
wB –T+T-T+T-fges = (mA + mB) a
10 – 2,5 = (2 + 1) a
7,5 = 3a
a = 2,5 m/s2


2. Dua buah bola yang dihubungkan dengan kawat (massa kawat diabaikan) disusun seperti gambar. Besar momen inersianya adalah…

A. 20 x 10-3 kg.m2
B. 25 x 10-3 kg.m2
C. 11 x 10-2 kg.m2
D. 55 x 10-2 kg.m2
E. 80 x 10-2 kg.m2

Jawaban: B

Pembahasan :

Diketahui : 
Massa bola A (mA) = 200 gram = 0,2 kg
Massa bola B (mB) = 400 gram = 0,4 kg
Jarak antara bola A dan sumbu rotasi (rA) = 0
Jarak antara bola B dan sumbu rotasi (rB) = 25 cm = 0,25 meter

Ditanya : Momen inersia (I) sistem=?

Jawab :

· Momen inersia bola A
IA = (mA)(rA2) = (0,2)(0)2 = 0

· Momen inersia bola B
IB = (mB)(rB2) = (0,4)(0,25)2 = (0,4)(0,0625) = 0,025 kg m2

Momen inersia sistem partikel :
I = IA + IB = 0 + 0,025 = 0,025 kg m2 = 25 x 10-3 kg m2



3. Sebuah batang yang diabaikan massanya dipengaruhi tiga buah gaya FA = FC = 10 N dan FB = 20 N seperti gambar. Jika jarak AB = BC = 20 cm, maka besar momen gaya terhadap titik C adalah… 

A. 0 Nm
B. 1 Nm
C. 4 Nm
D. 6 N
E. 8 Nm 

Jawaban : A

Pembahasan :

Diketahui : 
Sumbu rotasi terletak di titik C.
Jarak antara FA dan sumbu rotasi (rAC) = 40 cm = 0,4 meter
Jarak antara FB dan sumbu rotasi (rBC) = 20 cm = 0,2 meter
Jarak antara FC dan sumbu rotasi (rCC) = 0 cm
FA = 10 Newton
FB = 20 Newton
FC = 10 Newton

Ditanya : Resultan momen gaya jika batang diputar pada poros di C=?

Jawab :

momen gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing gaya.


( sumber : http://ayosemangatnugas.blogspot.com/2017/10/contoh-soal-dan-pembahasan-dinamika.html )







Itulah beberapa contoh soal mengenai dinamika rotasi untuk anda pelajari. Anda dapat memperbesar dan memperluas pengetahuan anda dengan mempelajari dan mengerjakan kembali soal - soal yang ada di atas. Dengan demikian, pemahaman anda akan terus meningkat. Selamat Belajar !!

0 Response to "Contoh Soal Dinamika Rotasi Beserta Pemecahannya"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel