Contoh Soal Dinamika Rotasi Beserta Penyelesaiannya | Materi Fisika Kelas 11 Sma

Di kelas 11 SMA, Anda bakal mempelajari materi tentang dinamika rotasi nan didapat pada mata pelaliran Fisika. Dinamika rotasi memtelaah tentang gimana suatu barang dapat berputar pada porosnya, serta ftokoh nan memengaruhinya.

Kalau pada mobilitas lurus Anda belajar tentang style nan menyebabkan barang bergerak maju alias mundur, maka pada dinamika rotasi Anda bakal mengenal style nan membikin barang berputar. 🎡

Nah, agar materi ini mudah untuk dipahami, Mamikos bakal mengajakmu untuk belajar menggunbakal beragam contoh soal dinamika rotasi beserta penyelesaiannya komplit di tulisan ini. 📚

Materi Dinamika Rotasi Kelas 11 SMA

Dinamika rotasi adalah bagian pengetahuan fisika nan mempelajari mobilitas barang nan berputar pada porosnya. Kalau pada mobilitas lurus kita mengenal percepatan, gaya, dan massa, maka dalam dinamika rotasi kita berbincang tentang torsi (momen gaya), mobilitas rotasi, dan momentum sudut, hingga Hukum Newton.

Sederhananya, dinamika rotasi menjelaskan gimana suatu barang bisa berputar, kenapa putarannya bisa makin sigap alias makin lambat, serta style apa nan memengaruhinya.

Contohnya, ketika Anda memutar gagang pintu, membuka tutup botol, alias mengayuh sepeda, semuanya adalah corak penerapan prinsip dinamika rotasi.

Nah, berbeda dengan mobilitas translasi (gerak lurus), pada mobilitas rotasi barang bergerak mengelilingi sumbu tertentu, bukan beranjak tempat seluruhnya. Meskipun demikian, barang dianggap mempunyai corak dan ukuran nan tetap, alias disebut juga barang tegar.

Besaran-Besaran dalam Dinamika Rotasi

Supaya bisa memahami gimana barang berputar, ada beberapa besaran krusial nan kudu Anda tahu. Yuk, kita telaah satu per satu!

1. Torsi (Momen Gaya)

Torsi bisa diibaratkan sebagai “gaya pemutar” nan membikin suatu barang berputar pada porosnya. Kalau style biasa membikin barang bergerak lurus, maka torsi membikin barang berputar.

Misalnya, ketika Anda mendorong pintu di bagian pinggirnya, pintu bakal lebih mudah terbuka dibandingkan jika Anda mendorongnya dekat dengan engsel lantaran torsi nan dihasilkan lebih besar.

Rumus:
Keterangan:
 = torsi alias momen style (N·m)
 = style nan bekerja (N)
= jarak style terhadap sumbu putar (m)

2. Gerak Rotasi dan Energi Kinetik

Ketika sebuah barang berputar, dia mempunyai daya kinetik rotasi selain daya translasi.
Jika barang tersebut juga menggelinding (misalnya roda alias bola), maka daya kinetik totalnya merupbakal hasil penjumlahan dari keduanya:

Rumus:

Keterangan:
 = daya kinetik total (Joule)
( m ) = massa barang (kg)
( v ) = kecepatan linear (m/s)
( I ) = momen inersia (kg·m²)
= kecepatan perspektif (rad/s)

Benda nan menggelinding tanpa slip mempunyai hubungan , di mana ( R ) adalah jari-jari benda.

3. Momentum Sudut

Selanjutnya, momentum perspektif dapat dikatbakal sebagai “versi rotasi” dari momentum linear. Besaran ini menggambarkan seberapa besar kecenderungan suatu barang untuk mempertahankan mobilitas putarnya. Semakin besar momentum sudutnya, semakin susah barang tersebut untuk dihentikan dari rotasinya.

Rumus:

Keterangan:
( L ) = momentum perspektif (kg·m²/s)
( I ) = momen inersia (kg·m²)
 = kecepatan perspektif (rad/s)

Contoh Soal Dinamika Rotasi beserta Penyelesaiannya

Setelah tadi kita mempelajari salah satu materi Fisika kelas 11 SMA, di bagian ini, Mamikos bakal mengajakmu untuk memahami penerapan rumus untuk mengerjbakal contoh soal terkait.

Terdapat 6 contoh soal dinamika rotasi beserta penyelesaiannya komplit nan mudah untuk dipahami dan digunbakal sebagai bahan belajar di rumah.

Contoh Soal Dinamika Rotasi beserta Penyelesaiannya Bagian 1

1. Sebuah balok bermassa m = 15 kg digantung dengan tali nan dililitkan pada katrol bermotif silinder pejal bermassa M = 8 kg dan berjari-jari R = 0,2 m.

Katrol dapat berputar bebas tanpa gesekan pada porosnya. Balok mula-mula diam, kemudian dilepaskan. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², tentukan:
a) percepatan mobilitas balok saat turun
b) percepatan perspektif katrol
c) tegangan tali

Pembahasan

a) Menentukan percepatan balok

Tinjau style pada balok:

(1) Tinjau momen style pada katrol:

dengan dan , maka:
T R =
T =

(2) Substitusikan (2) ke (1):

Masukkan nilai:

Jadi,

b) Percepatan perspektif katrol

c) Tegangan tali

Gunbakal (1):

Ubah 10 jadi pecahan berpenyebut sama:

Jawaban:

2. Dua barang masing-masing bermassa m₁ = 6 kg dan m₂ = 4 kg dihubungkan oleh tali ringan nan melilit pada katrol bermotif silinder pejal bermassa M = 2 kg dengan jari-jari R = 0,15 m. Katrol dapat berputar bebas tanpa gesekan pada porosnya.

Benda m₁ dan m₂ ditahan dalam keadaan diam, lampau dilepaskan. Tentukan:
a) percepatan mobilitas sistem
b) tegangan tali pada sisi m₁
c) tegangan tali pada sisi m₂

Pembahasan

Karena , maka m₁ bergerak turun dan m₂ bergerak naik dengan percepatan sama besar ( a ).

a) Menentukan percepatan sistem

Untuk :

(1) Untuk

(2) Untuk katrol:

dengan , maka

(3) Substitusi (1), (2), dan (3) untuk menghilangkan T₁ dan T₂:
Dari (1) →
Dari (2) →

Substitusikan ke (3):

Substitusikan nilai-nilainya:

b) Tegangan tali pada ember 1

Gunbakal persamaan (1):

c) Tegangan tali pada ember 2

Gunbakal persamaan (2):

Jawaban:

Contoh Soal Dinamika Rotasi beserta Penyelesaiannya Bagian 2

3. Sebuah silinder pejal bermassa 8 kg berada di atas bagian datar kasar. Silinder ditarik dengan style F = 40 N secara horizontal. Jika jari-jari silinder R = 0,3 m dan style gesek cukup besar sehingga silinder menggelinding tanpa slip, tentukan percepatan mobilitas linier silinder!
Ambil .

Pembahasan:

Karena silinder menggelinding tanpa slip, berlsaya hubungan

Tinjau style nan bekerja pada silinder:

• Gaya tarik ( F ) ke kanan
• Gaya gesek ( f ) ke kiri

Persamaan translasi:

(1) Persamaan rotasi terhadap pusat massa:

Untuk silinder pejal, , sehingga

(2) Substitusikan (2) ke (1):

Masukkan nilai-nilai:

Jawaban: Percepatan mobilitas silinder adalah

4. Sebuah silinder pejal bermassa 0,4 kg dan berjari-jari 0,1 m bergerak menggelinding tanpa slip di atas bagian datar dengan kecepatan linear v = 3 m/s. Tentukan daya kinetik total silinder tersebut!

Pembahasan:

Pada mobilitas menggelinding tanpa slip, silinder mempunyai dua jenis daya kinetik:

Untuk translasi:

Untuk rotasi:
dengan (momen inersia silinder pejal) dan lantaran tanpa slip, .

Substitusikan:

Total daya kinetik:

Masukkan nilai-nilainya:

Jawaban: Energi kinetik total silinder adalah

Contoh Soal Dinamika Rotasi beserta Penyelesaiannya Bagian 3

5. Sebuah katrol bermotif silinder pejal bermassa M = 6 kg mempunyai jari-jari R = 0,25 m. Katrol ditarik oleh style F pada tepi lingkarannya hingga berotasi dengan percepatan perspektif α = 4 rad/s². Tentukan besar style F tersebut! Gunbakal .

Pembahasan:

Hubungan antara style dan percepatan perspektif pada rotasi adalah:

dengan , sehingga:

Substitusikan :

Masukkan nilai-nilainya:

Jawaban: Gaya nan diperlukan agar katrol berotasi dengan percepatan perspektif adalah

6. Pada tepi sebuah roda bermotif silinder pejal bermassa 5 kg dan berjari-jari 0,2 m, dililitkan tali nan ditarik dengan style F = 6 N. Roda berotasi bebas terhadap porosnya tanpa gesekan. Tentukan percepatan perspektif (α) roda tersebut! Gunbakal .

Pembahasan:

Hubungan antara style dan percepatan perspektif adalah:

dengan , maka:

Sederhanbakal untuk mencari :

Substitusikan nilai-nilainya:

Jawaban: Percepatan perspektif roda adalah

Penutup

Demikian sekilas materi dan contoh soal dinamika rotasi beserta penyelesaiannya nan bisa Anda gunbakal untuk belajar di rumah. Selain itu, tetap banyak tulisan edukatif lainnya nan tersedia cuma-cuma di blog Mamikos. Jangan lupa mampir! ✨

Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu:

Kost Dekat UGM Jogja

Kost Dekat UNPAD Jatinangor

Kost Dekat UNDIP Semarang

Kost Dekat UI Depok

Kost Dekat UB Malang

Kost Dekat Unnes Semarang

Kost Dekat UMY Jogja

Kost Dekat UNY Jogja

Kost Dekat UNS Solo

Kost Dekat ITB Bandung

Kost Dekat UMS Solo

Kost Dekat ITS Surabaya

Kost Dekat Unesa Surabaya

Kost Dekat UNAIR Surabaya

Kost Dekat UIN Jakarta