Contoh soal hukum II Newton pada gerak rotasi

1. Tali dililitkan pada tepi silinder berongga lalu ujung tali ditarik dengan gaya F sehingga silinder berotasi pada porosnya. Jika momen gaya adalah 2 Nm dan momen inersia silinder adalah 1 kg m2, tentukan percepatan sudut silinder!
Pembahasan
Contoh soal hukum II Newton pada gerak rotasi 1Diketahui :
Momen gaya (τ) = 2 Nm
Momen inersia (I) = 1 kg m2
Ditanya : Percepatan sudut silinder!
Jawab :
Rumus hukum II Newton pada gerak rotasi :
Στ = I α
Keterangan : Στ = resultan momen gaya, I = momen inersia, α = percepatan sudut

Percepatan sudut silinder :
α = Στ / I = 2 / 1 = 2
Percepatan sudut silinder adalah 2 radian per sekon kuadrat = 2 rad/s2.

2. Tali dililitkan pada tepi silinder berongga lalu ujung tali ditarik dengan gaya F sehingga silinder berotasi pada porosnya. Besar gaya tarik F adalah 10 Newton, jari-jari silinder adalah 0,2 meter dan momen inersia silinder adalah 1 kg m2. Tentukan percepatan sudut silinder!
Pembahasan
Contoh soal hukum II Newton pada gerak rotasi 2Diketahui :
Besar gaya tarik (F) = 10 N
Jari-jari silinder (R) = 0,2 m
Momen inersia (I) = 1 kg m2
Ditanya : Percepatan sudut silinder!
Jawab :
Rumus momen gaya alias torsi :
τ = F R
Keterangan : τ = momen gaya, F = gaya, R = jari-jari silinder
Momen gaya adalah :
τ = F R = (10 N)(0,2 m) = 2 N m

Rumus hukum II Newton pada gerak rotasi :
Στ = I α
Keterangan : Στ = resultan momen gaya, I = momen inersia, α = percepatan sudut
Percepatan sudut silinder :
α = Στ / I = 2 / 1 = 2 rad/s2

3. Tali dililitkan pada tepi silinder berlubang lalu ujung tali ditarik ke kanan dengan gaya F sehingga silinder berotasi pada porosnya. Besar gaya tarik F adalah 10 Newton, jari-jari silinder adalah 0,2 meter, massa silinder adalah 20 kilogram. Tentukan percepatan sudut silinder!
Pembahasan
Contoh soal hukum II Newton pada gerak rotasi 3Diketahui :
Besar gaya tarik (F) = 10 N
Jari-jari silinder (R) = 0,2 m
Massa silinder (M) = 20 kg
Ditanya : Percepatan sudut silinder
Jawab :
Momen gaya adalah :
τ = F R = (10 N)(0,2 m) = 2 N m

Momen inersia silinder berongga :
I = 1⁄2 M R2 = 1⁄2 (20)(0,2)2 = 1⁄2 (20)(0,04) = 0,4 kg m2

Percepatan sudut silinder :
α = Στ / I = 2 / 0,4 = 5 rad/s2

4. Pada katrol cakram pejal digantungi beban. Momen inersia katrol adalah 1 kg m2, massa beban adalah 1 kg dan jari-jari katrol adalah 0,2 meter. Tentukan percepatan sudut katrol! Percepatan gravitasi adalah 10 m/s2.
Pembahasan
Contoh soal hukum II Newton pada gerak rotasi 4Diketahui :
Momen inersia katrol (I) = 1 kg m2
Massa beban (m) = 1 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat beban (w) = m g = (1 kg)(10 m/s2) = 10 kg m/s2 = 10 Newton
Jari-jari katrol (R) = 0,2 meter
Ditanya : Percepatan sudut katrol
Jawab :
Momen gaya adalah :
τ = F R = w R = (10 N)(0,2 m) = 2 N m

Momen inersia katrol :
I = 1 kg m2

Percepatan sudut katrol :
α = Στ / I = 2 / 1 = 2 rad/s2

5. Pada katrol cakram pejal digantungi beban. Massa katrol adalah 20 kg, jari-jari katrol adalah 0,2 meter dan massa beban adalah 1 kg. Tentukan percepatan sudut katrol dan percepatan jatuh beban! Percepatan gravitasi adalah 10 m/s2.
Pembahasan
Contoh soal hukum II Newton pada gerak rotasi 5Diketahui :
Massa katrol (M) = 20 kg
Jari-jari katrol (R) = 0,2 meter
Massa beban (m) = 1 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat beban (w) = m g = (20 kg)(10 m/s2) = 200 kg m/s2 = 200 Newton
Ditanya : Percepatan sudut katrol dan percepatan jatuh beban
Jawab :
Momen gaya adalah :
τ = F R = w R = (200 N)(0,2 m) = 40 N m

Momen inersia katrol cakram pejal :
I = 1⁄2 M R2 = 1⁄2 (20)(0,2)2 = (10)(0,04) = 0,4 kg m2

Percepatan sudut katrol :
α = Στ / I = 40 / 0,4 = 100 rad/s2

Percepatan jatuh beban sama dengan percepatan linear tepi katrol, dihitung menggunakan rumus hubungan antara percepatan sudut dan percepatan linear :
a = R α = (0,2)(100) = 20 m/s2

Percepatan sudut katrol (α) adalah 100 rad/s2 dan percepatan jatuh beban adalah 20 m/s2.

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 15)

Materi Pembahasan Soal :

  1. Contoh soal momen gaya
  2. Contoh soal momen inersia
  3. Contoh soal hukum II Newton pada gerak rotasi
  4. Contoh soal energi kinetik rotasi
  5. Contoh soal momentum sudut
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

error: