Besar momen gaya yang menyebabkan batang berotasi pada pusat massa pada gambar beikut adalah *

Momen gaya pada jungkat jungkit

Pembahasan soal-soal Ujian Nasional SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Momen Gaya.

Gaya F1, F2, F3, dan F4 bekerja pada batang ABCD seperti pada gambar.

Jika massa batang diabaikan maka nilai momen gaya terhadap titik A adalah …. A. 15 Nm B. 18 Nm C. 35 Nm D. 53 Nm

E. 68 Nm

Momen gaya adalah gaya yang diperlukan untuk berotasi terhadap suatu poros. Pada soal di atas, yang bertindak sebagai poros adalah titik A. Berarti gaya yang bekerja pada titik A, yaitu F1, akan mati (tidak berfungsi).

Dengan pusat rotasi di titik A, batang akan berotasi berlawanan arah jarum jam bila F3 bekerja dan berputar searah jarum jam bila F2 dan F4 bekerja.

Besar momen gaya di titik A merupakan resultan dari momen gaya yang bekerja pada benda tersebut. Anggap arah rotasi yang searah putaran jarum jam bernilai positif dan yang berlawanan bernilai negatif. Diperoleh:

ΣτA = F2 × RAB + F4 × RAD − F3 × RAC

= 4 × 2 + 10 × 6 − 5 × 3 = 8 + 60 − 15 = 53 Jadi, nilai momen gaya terhadap titik A adalah 53 Nm (D).

Sebuah batang yang sangat ringan panjangnya 140 cm. Pada batang bekerja tiga gaya masing-masing F1 = 20 N, F2 = 10 N, dan F3 = 40 N dengan arah dan posisi seperti pada gambar.

Besar momen gaya yang menyebabkan batang berotasi pada pusat massanya adalah …. A. 40 Nm B. 39 Nm C. 28 Nm D. 14 Nm

E. 3 Nm

Jika tidak ada keterangan lain maka batang dianggap homogen sehingga pusat massanya terletak di tengah, yaitu pada jarak 70 cm dari ujung batang.

Nilai momen gaya terhadap pusat massa batang adalah:

ΣτO = F1 × R1 + F3 × R3 − F2 × R2

= 20 × 0,7 + 40 × 0,7 − 10 × 0,3 = 14 + 28 − 3 = 39 Jadi, besar momen gaya pada pusat massa batang adalah 39 Nm (B).

Perhatikan gambar berikut!

Jika massa batang diabaikan, besar momen gaya terhadap titik C adalah …. A. 1 Nm B. 4 Nm C. 12 Nm D. 20 Nm

E. 28 Nm

Momen gaya yang gayanya membentuk sudut θ dirumuskan sebagai:

τ = F R sin θ

Nilai momen gaya di titik C adalah:

ΣτC = F1×RAC + F2×RDC sin 30° − F3×REC

= 4 × 2 + 6 × 1 × ½ − 6 × 2 = 8 + 3 − 12 = −1

(besarnya 1 Nm, tanda negatif hanya menunjukkan arah putaran)

Jadi, besar momen gaya terhadap titik C adalah 1 Nm (A).

Batang homogen tak bermassa sepanjang 2 m dipengaruhi oleh gaya seperti gambar.

Besar FA = FC = 1 kg dan FB = 2 kg. Momen gaya yang bekerja terhadap titik A adalah …. A. 0 B. √3 Nm C. 2 Nm D. 4 Nm

E. 6 Nm

Satuan FA, FB, dan FA kok kg? Yang dimaksud soal sebenarnya adalah FA = FC = 10 N dan FB = 20 N.

Momen gaya terhadap titik A berarti FA mati, yang bekerja hanya FB dan FC.

ΣτA = FC × RAC − FB × RAB

= 10 × 2 − 20 × 1 = 20 − 20 = 0 Jadi, besar momen gaya yang bekerja terhadap titik A adalah 0 (A).

Perhatikan gambar berikut ini!

Katrol (I = ½MR2) ditarik dengan gaya F sehingga berputar dengan percepatan 5 m/s2. Besar F adalah …. A. 2 N B. 3 N C. 4 N D. 6 N

E. 10 N

Data-data yang diketahui pada soal:

M = 4 kg

I = ½MR2
a = 5 m/s2 Momen gaya yang bekerja pada katrol:

τ = I.α α = a/R

F.R = ½MR2 . (a/R)
F = ½Ma = ½ × 4 × 5 = 10 Jadi, besar gaya F adalah 10 N (E). Pembahasan soal Momen Gaya yang lain bisa disimak di:

Pembahasan Fisika UN 2014 No. 8

Pembahasan Fisika UN 2016 No. 9
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 8

Simak juga, Pembahasan Fisika UN: Momen Inersia.

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.

Page 2

1. Sebuah batang memiliki panjang 8 meter. Pada batang bekerja tiga gaya, seperti pada gambar di bawah. Besar momen gaya yang menyebabkan batang berotasi pada pusatnya adalah…A. 10 N mB. 20 N mC. 30 N mD. 40 N m

E. 50 N m

Pembahasan :

Pusat batang terletak di tengah-tengah. Panjang batang 8 meter, karenanya pusat batang berjarak 4 meter dari ujung batang.
Momen Gaya 1 = F1 l1 = (10 N)(4 m) = 40 N mMomen Gaya 1 bernilai positif karena Momen Gaya 1 menyebabkan batang berotasi berlawanan rotasi jarum jam.

Momen Gaya 2 = F2 l2 = (10 N)(2 m) = – 20 N m

Momen Gaya 2 bernilai negatif karena Momen Gaya 2 menyebabkan batang berotasi searah rotasi jarum jam.

Momen Gaya 3 = F3 l3 = (15 N)(2 m) = – 30 N m

Momen Gaya 3 bernilai negatif karena Momen Gaya 3 menyebabkan batang berotasi searah rotasi jarum jam.

Resultan Momen Gaya = 40 N m – 20 N m – 30 N m = – 10 N m

Resultan Momen Gaya atau Resultan Torsi bernilai negatif, hal ini menunjukkan bahwa arah rotasi batang searah rotasi jarum jam.

Jawaban yang benar adalah A.

2. Gaya F1 = 10 N, F2 = 15 N, F3 = 15 N dan F4 = 10 N, bekerja pada batang ABCD seperti pada gambar. Panjang batang ABCD adalah 20 meter. Apabila massa batang diabaikan maka nilai momen gaya terhadap titik D adalah…A. 15 NmB. 18 NmC. 35 NmD. 63 Nm

E. 68 Nm

Pembahasan :Maksud soal ini adalah berapa nilai resultan momen gaya yang menyebabkan batang berotasi, di mana pusat rotasi terletak pada titik D.

Momen Gaya 1 = F1 l1 = (10 N)(15 m) = 150 N m

Momen Gaya 1 bernilai positif karena Momen Gaya 1 menyebabkan batang berotasi berlawanan dengan arah rotasi jarum jam.

Momen Gaya 2 = F2 l2 = (15 N)(5 m) = -75 N m

Momen Gaya 2 bernilai negatif karena Momen Gaya 2 menyebabkan batang berotasi searah dengan arah rotasi jarum jam.

Momen Gaya 3 = F3 l3 = (15 N)(0 m) = 0 N m

Momen Gaya 3 bernilai nol karena F3 berhimpit dengan sumbu rotasi.
Momen Gaya 4 = F4 l4 = (10 N)(5 m) = 50 N m
Momen Gaya 4 bernilai positif karena Momen Gaya 4 menyebabkan batang berotasi berlawanan arah dengan rotasi jarum jam.

Resultan Momen Gaya = 150 N m – 75 N m + 50 N m = 125 N m
Resultan Momen Gaya atau resultan Torsi bernilai positif, karenanya arah rotasi batang berlawanan dengan arah rotasi jarum jam.

report this adTagged Pembahasan Soal Fisika SMA - Dinamika Rotasi