Sebuah katrol yang berbentuk silinder pejal dengan massa m berjari jari r ditarik dengan gaya F

Materi : Dinamika Gerak Rotasi
Level : SMA

Waktu : 120 menit
Jumlah Soal: 12

Soal No. 1

A. 2FM(r)− 1
B. 2F(Mr)− 1
C. 2(FMr)− 1
D. 2FM− 2r− 1
E. 2F2(Mr)− 1

Soal No. 2

A. 2F(5Mr)− 1
B. 5F(3Mr)− 1
C. F(2Mr)− 1
D. 3F(2Mr)− 1
E. 5F(2Mr)− 1

Soal No. 3

A. 3 m/s− 2
B. 5 m/s− 2
C. 6 m/s− 2
D. 8 m/s− 2
E. 12 m/s− 2

Soal No. 4

A. 1 m/s− 2
B. 2 m/s− 2
C. 3 m/s− 2
D. 4 m/s− 2
E. 5 m/s− 2

Soal No. 5

A. (m1 − m2) (m1 + m2 + 2/5 M)− 1 g
B. (m1 − m2) (m1 − m2 + 2/5 M)− 1 g
C. (m1 + m2) (m1 − m2 + 2/5 M)− 1 g
D. (m1 + m2)− 1 (m1 + m2 + 2/5 M) g
E. (m1 − m2)− 1 (m1 + m2 + 2/5 M) g

Soal No. 6

A. m1 [(m1 + m2) + 2/3 M]− 1 g
B. m1 [(m1 + m2) + 2/5 M]− 1 g
C. m1 [(m1 + m2) + 1/2 M]− 1 g
D. m1 [(m1 + m2) + 3/5 M]− 1 g
E. m1 [(m1 + m2) + 4/5 M]− 1 g

Soal No. 7

A. 4 N
B. 6 N
C. 8 N
D. 9 N
E. 12 N

Soal No. 8

A. 1, 2 dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4
E. 1, 2, 3 dan 4

Soal No. 9

A. 10√2 m/s
B. 15√2 m/s
C. 20√2 m/s
D. 25√2 m/s
E. 30√2 m/s

Soal No. 10

A. 200 joule
B. 300 joule
C. 400 joule
D. 500 joule
E. 600 joule

Soal No. 11

A. 4,44 m/s2
B. 5,56 m/s2
C. 6,67 m/s2
D. 7,78 m/s2
E. 8,89 m/s2

Soal No. 12

A. 350 RPM
B. 400 RPM
C. 550 RPM
D. 600 RPM
E. 750 RPM

Try Out Fisika
Kelas X, XI dan XII SMA

prepared By : Fisika Study Centerfzn_Ahm@dNov2010_rEv09_2020

fisikastudycenter.com

Page 1 of 2

Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan Pembahasan Dinamika Rotasi, Materi Fisika kelas 2 SMA.

Penekanan pada kasus dengan penggunaan persamaan Σ τ = Iα dan Σ F = ma, momen inersia (silinder dan bola pejal), kasus Energi kinetik translasi-rotasi dan hubungan-hubungan antara besaran gerak rotasi dan translasi.

Soal No. 1 Sebuah ember berikut isinya bermassa m = 20 kg dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol berbentuk silinder pejal bermassa M = 10 kg. Ember mula-mula ditahan dalam kondisi diam kemudian dilepaskan.

Jika jari-jari katrol 25 cm dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 tentukan :

a) percepatan gerak turunnya benda m b) percepatan sudut katrol

c) tegangan tali

Pembahasan a) percepatan gerak turunnya benda m Tinjau katrol :

(Persamaan 1)

Tinjau benda m :

(Persamaan 2)

Gabung 1 dan 2:

b) percepatan sudut katrol

c) tegangan tali

Soal No. 2

Dua buah ember dihubungkan dengan tali dan katrol berjari-jari 10 cm, ditahan dalam kondisi diam kemudian dilepas seperti gambar berikut!

Jika massa m1 = 5 kg , m2 = 3 kg dan massa katrol M = 4 kg, tentukan :

a) percepatan gerak ember b) tegangan tali pada ember 1 c) tegangan tali pada ember 2

Pembahasan

a) percepatan gerak ember Tinjau katrol

Tinjau ember 1

( Persamaan 2 )

Tinjau ember 2

( Persamaan 3 )

Gabung 2 dan 3

( Persamaan 4 )

Gabung 1 dan 4

b) tegangan tali pada ember 1 Dari persamaan 2

c) tegangan tali pada ember 2 Dari persamaan 3

Soal No. 3

Sebuah katrol silinder pejal dengan massa M = 4 kg berjari-jari 20 cm dihubungkan dengan dua buah massa m1 = 5 kg dan m2 = 3 kg m1 = 3 kg dan m2 = 5 kg dalam kondisi tertahan diam kemudian dilepaskan.

Jika lantai dibawah m1 licin , tentukan percepatan gerak kedua massa!

Pembahasan

Tinjau katrol M

( Persamaan 1 )

Tinjau m2

( Persamaan 2 )

Tinjau m1

( Persamaan 3 )

Gabung 2 dan 3

( Persamaan 4 )

Soal No. 4

Sebuah silinder pejal bermassa 10 kg berada diatas permukaan yang kasar ditarik gaya F = 50 N seperti diperlihatkan gambar berikut!

Tentukan percepatan gerak silinder jika jari-jarinya adalah 40 cm!

Pembahasan

Tinjau gaya-gaya pada silinder :

( Persamaan 1 )

( Persamaan 2 )

Gabung 1 dan 2

Soal No. 5

Bola pejal bermassa 10 kg mula-mula diam kemudian dilepaskan dari ujung sebuah bidang miring dan mulai bergerak transalasi rotasi. Jari-jari bola adalah 1 meter, dan ketinggian h = 28 m.

Tentukan kecepatan bola saat tiba di ujung bawah bidang miring!

Pembahasan

Hukum Kekekalan Energi Mekanik :

Soal No. 6

Silinder pejal dengan jari-jari 5 cm bermassa 0,25 kg bertranslasi dengan kelajuan linear 4 m/s. Tentukan energi kinetik silinder jika selain bertranslasi silinder juga berotasi!

Pembahasan

Data dari soal: m = 0,25 kg r = 5 cm = 0,05 m v = 4 m/sEk =..... Energi kinetik total dari Silinder pejal

Loading Preview

Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.

Thursday, January 10, 2019 Edit

Solusi Soal Dinamika Rotasi
1. Soal

Silinder berongga homogen bermassa M menggelinding pada lantai datar dengan laju translasi v. energi kinetik silinder berongga tersebut sebesar? (SBMPTN 2014)

A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan Silinder Berongga

nilai koefisien momen inersia silinder berongga k= 1

Jawaban C
2. Soal

Sebuah batang XY yang beratnya 10,0 N bertumpu pada tembok di X. Batang yang ditahan secara horizontal oleh gaya F yang bekerja di Y dan membentuk sudut terhadap arah vertikal seperti ditunjukkan oleh gambar berapa besar F? (SNMPTN 2007)

A. 20,0 N B. 10,0 N C. 8,66 N D. 5,00 N E. 4,33 N

Pembahasan

Syarat seimbang

Jawaban B
3. Soal

Sebuah bola pejal bermassa m dan berjari - jari R menggelinding pada bidang miring horizontal tanpa slip. Kemudian bidang hoizontal tersebut bersambung dengan dasar bidang miring yang sudutnya . Ketika bola mulai naik ke atas bidang miring, kecepatan awal . Asumsikan gerak bola menaiki bidang miring tanpa slip, jarak jauh yang ditempuh pada bidang miring adalah.... (UTUL UGM 2016)

A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan
Bola Pejal

nilai koefisien momen inersia bola pejal

benda menggelinding dengan kecepatan awal dan kecepataan akhir nol, maka

Jawaban B
4. Soal

Silinder pejal bermassa M dan berjari - jari R bergerak menggelinding murni pada suatu bidang miring dengan kemiringan terhadap bidang horizontal. Momen inersia silinder pejal terhadap sumbunya adalah . Percepatan silinder pejal menuruni bidang miring adalah (UTUL UGM 2016)

A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan

Silinder Pejal

Koefisien momen inersia silinder pejal

Percepatan benda menggelinding pada bidang miring

Jawaban B
5. Soal

Sebuah bola pejal berjejari R dan bermassa m di dorong dengan kecepatan awal 3 m/s ke atas sebuah bidang miring yang memiliki kemiringan dengan koefisien gesek kinetik 0,2 dan koefisien gesek statis 0,3. Ketika menaiki bidang miring tersebut, bola selalu menggelinding dan tidak pernah tergelincir. Ketinggian maksimum yang dapat dicapai bola tersebut adalah sekitar? (UM UGM 2009)

A. 0,06 m B. 0,32 m C. 0,64 m D. 0,92 m E. 2,32 m

Pembahasan

Bola Pejal memiliki momen inersia

Bola menggelinding ke atas

Jawaban C

6. Soal

Pada sistem katrol seperti pada gambar, katrol berbentuk lempeng pejal homogen bermassa 2M dan jejari R dan beban bermassa M, tali tanpa massa dililitkan pada katrol dam semua gesekan diabaikan. Sistem dilepas sehingga bergerak dari keadaan diam. Percepatan sudut rotasi katrol dinyatakan dalam percepatan gravitasi g besarnya. (UM UGM 2005)

A. 8g/R B. 4g/R C. 2g/R D. g/R E. g/2R

Pembahasan

Katrol

Percepatan linear beban (a)

Percepatan sudut ()

Jawaban E

7. Soal

Benda bermassa M berbentuk silinder pejal/massif homogen dengan jari - jari R dililit dengan tali halus (massa tali diabaikan). Ujung tali dimatikan di titik tetap dan benda dibiarkan terjatuh berotasi seperti gambar di bawah. Dengan percepatan gravitasi g, besar tegangan tali pada sistem tersebut adalah (UM UGM 2013)

Pembahasan Diketahui Silinder Pejal

Percepatan linear (a)

Tegangan tali (T)

8. Soal

Sistem katrol seperti gambar di bawah. Katrol berupa silinder pejal homogen yang dapat berotasi tanpa gesekan terhadap sumbunya yang tetap. Massa beban = m, massa katrol M = 2m, massa beban = 3m dan diamter katrol d. Bila percepatan gravitasi g dan sistem bergerak tanpa pengaruh gaya luar, percepatan sudut rotasi katrol sebesar? (UM UGM 2008)

A. 2g/5d

Diketahui R=d/2 Percepatan benda (a)

Percepatan sudut()

Jawaban C
9. Soal Tiga tongkat identik dengan jari - jari yang sangat kecil dihubungkan satu dengan yang lain saling tegak lurus seperti pada gamabar. Jika panjang tongkat adalah L dan massanya m, maka momen inersia sistem tersebut adalah ? (SIMAK UI 2012)

A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan

Ada 3 batang

Jawaban C

10. Soal
Pada sistem katrol seperti gambar di atas diketahui massa = 5 kg, = 4 kg dan massa katrol m = 2 kg. Koefisien gesekan antara bidang dan massa adalah 0,6 dan katrol berputar tanpa slip (g = 10 ). Daya rata - rata gesekan bidang dan massa selama 2 detik adalah (SIMAK UI 2014)

A. 900 joule/detik B. 600 joule/detik C. 450 joule/detik D. 300 joule/detik E. 150 joule/detik

Pembahasan

Percepatan benda 1 dan benda 2

Jarak benda 1 setelah 2 sekon

Daya rata - rata gesekan benda 1

11. Soal

Balok = 3 kg dan balok = 4 kg dihubungkan dengan tali melalui sebuah katrol ( momen inersia katrol ) seperti pada gambar di atas. Massa katrol = 2 kg, jari - jari katrol R = 10 cm, dan percepatan gravitasi g = 10 . Kecepatan balok setelah bergerak sejauh 40 cm adalah? (SIMAK UI 2013)

B. m/s

D. m/s

Percepatan benda 1 dan benda 2

Kecepatan benda saat benda bergeser 40 cm s = 0,4 m

Jawaban A
12. Soal

Sebuah silinder bermassa 5 kg dengan jari - jari 50 cm berada dalam celah lantai miring seperti ditunjukkan gambar. Sudut kemiringan salah satu sisi lantai adalah (tan = 3/4). Jika benda tersebut ditarik dengan gaya horizontal F = 90 N dan momen inersia silinder relatif terhadap A adalah 2,0 , percepatan sudut sesaat silinder relatif terhadap titik A adalah?
A. 3,0
B. 3,5
C. 4,0
D. 4,5
E. 5,0
Pembahasan

Diketahui
m = 5 kg
R = 50 cm = 0,5 m
tan = 3/4
F = 90 N
I = 2,0 Percepatan sudut silinder dengan sumbu putar di A?

Jawaban B
13. Soal

Sebuah batang dengan panjang L = 4 m dan massa M= 20 kg digantung menggunakan tali pada titik tengahnya sehingga tali membentuk sudut = terhadap bidang datar. Ujung kiri batang berada pada dinding vertikal yang kasar dengan koefisien gesek statik . Pada jarak x dari dinding sebuah beban bermassa m = 10 kg, digantungkan pada batang (lihat gambar). Nilai x agar ujung kiri batang tepat akan bergeser ke atas adalah?

Pembahasan

Nilai x agar batang seimbang?

14. Soal

Pada saat piringan A berotasi 120 rpm (gambar 1), piringan B diletakkan di atas piringan A (gambar 2) sehingga kedua piringan berputar dengan poros yang sama.

Massa piringan A = 100 gram dan massa piringan B = 300 gram, sedangkan jari - jari piringan A = 50 cm dan jari - jari piringan B = 30 cm. Jika momen inersia piringan adalah , maka besar kecepatan sudut kedua piringan pada waktu berputar bersama - sama adalah? (UN 2019)
A. 0,67
B. 0,83
C. 1,92
D. 4,28
E. 5,71

Dinamika Rotasi Piringan A

= 0,1 kg

= 0,5 m

Piringan B

= 0,2 kg

= 0,3 m

pada keadaan akhir piringan berputar bersama

Jawaban C
15. Soal

Seorang naik tangga homogen yang disandarkan pada dinding vertikal licin dengan sudut kemiringan tertentu seperti tampak pada gambar.

Berat tangga 300 N dan berat orang 700 N. Bila orang tersebut dapat naik sejauh 3 m sesaat sebelum tangga itu tergelincir, maka koefisien gesekan antara lantai dan tangga adalah (UN 2019)

koefisien gesek ()

Cara cepat:
maka:

Jawaban B
16. Soal

Perhatikan gambar benda di bidang homogen di bawah ini!

Koordinat titik berat benda terhadap titik O adalah?
A. (4 ; 3,3)
B. (3,6 ; 3)
C. (3,3 ; 4)
D. (3,3 ; 3,6)
E. (3 ; 3,6 )
Pembahasan
metode tabel

Jawaban C

Sebuah bola pejal dan sebuah silinder pejal memiliki jari - jari (R) dan massa (m) yang sama. Jika keduanya dilepaskan dari puncak bidang miring yang kasar, maka di dasar bidang miring... (SIMAK UI 2010)

A.
B.
C.
D. E. tidak bisa dihitung

Pembahasan

Benda menggelinding di bidang miring

Bola pejal, nilai k = 2/5

Silinder pejal, nilai k = 1/2

Hubungan v berbanding terbalik dengan akar (k+1)

maka v bola pejal > v silinder pejal

18. Soal

Tujuh disk disusun dalam bentuk heksagonal, seperti pada gambar di atas. Tiap disk bermassa m dan berjari - jari r. Besar momen inersia sistem ini terhadap sebuah sumbu yang melewati pusat dari disk tengah dan normal terhadap bidang disk adalah? (SIMAK UI 2010)
A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan

Benda bermassa dan dihubungkan dengan katrol seperti tampak pada gambar. Momen inersia sistem katrol adalah dengan katrol pertama berjari - jari 50 cm dan katrol kedua berjari - jari 20 cm. Berapakah nilai percepatan sudut katrol, tegangan tali pertama dan tegangan tali kedua?

A. 4 , 40 N dan 32,6 N

B. 4 , 48 N dan 46,2 N

C. 8 , 40 N dan 32,6 N

D. 8 , 48 N dan 46,2 N

E. 10 , 54 N dan 48,6 N

Diketahui:

Ditanya: , , dan ?