Dinamika rotasi (momen gaya atau torsi) – Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA/MA
1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.8
Batang AB yang massanya diabaikan diletakkan mendatar dan dikerjakan tiga buah gaya seperti gambar. Resultan momen gaya yang bekerja pada batang jika diputar pada poros di D adalah… (sin 53o = 0,8)
A. 2,4 N.m
B. 2,6 N.m
C. 3,0 N.m
D. 3,2 N.m
E. 3,4 N.m
Pembahasan
Diketahui :
Sumbu rotasi terletak di D.
Jarak antara F1 dan sumbu rotasi (rAD) = 40 cm = 0,4 m
Jarak antara F2 dan sumbu rotasi (rBD) = 20 cm = 0,2 m
Jarak antara F3 dan sumbu rotasi (rCD) = 10 cm = 0,1 m
F1 = 10 Newton
F2 = 10√2 Newton
F3 = 20 Newton
Sin 53o = 0,8
Ditanya : Resultan momen gaya jika batang diputar pada poros di D
Jawab :
Hitung momen gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing gaya.
Momen gaya 1
Momen gaya 1 bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 1 berlawanan arah dengan putaran jarum jam.
Momen gaya 2
Momen gaya 2 bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 2 searah dengan putaran jarum jam.
Momen gaya 3
Momen gaya 3 bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 3 berlawanan arah dengan putaran jarum jam.
Resultan momen gaya
Jawaban yang benar adalah D.
2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.8
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 Nm
E. 8 Nm
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 :
Hitung momen gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing gaya.
Momen gaya A
Momen gaya A bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya A searah dengan putaran jarum jam.
Momen gaya B
Momen gaya B bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya B berlawanan arah dengan putaran jarum jam.
Momen gaya C
Momen gaya C bertanda bernilai 0 karena gaya FC berhimpit dengan sumbu rotasi
Resultan momen gaya
Jawaban yang benar adalah A.
3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.8
Sebuah tongkat panjangnya 50 cm terdapat 3 gaya yang sama besarnya seperti pada gambar berikut. Jika tongkat diputar dengan poros putar di titik C, maka besar momen gaya total adalah…
A. 1 Nm
B. 3 Nm
C. 4 Nm
D. 5 Nm
E. 6 Nm
Pembahasan
Diketahui :
Sumbu rotasi terletak di titik C.
Jarak antara F1 dan sumbu rotasi (r1) = 30 cm = 0,3 meter
Jarak antara F2 dan sumbu rotasi (r2) = 10 cm = 0,1 meter
Jarak antara F3 dan sumbu rotasi (r3) = 20 cm = 0,2 meter
F1 = 10 Newton
F2 = 10 Newton
F3 = 10 Newton
Ditanya : Resultan momen gaya jika batang diputar pada poros di C
Jawab :
Hitung momen gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing gaya.
Momen gaya 1
Momen gaya 1 bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 1 searah dengan putaran jarum jam.
Momen gaya 2
Momen gaya 2 bertanda positif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 2 berlawanan arah dengan putaran jarum jam.
Momen gaya 3
Momen gaya 3 bertanda negatif karena arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh momen gaya 3 searah dengan putaran jarum jam.
Resultan momen gaya
Besar resultan momen gaya adalah 3 Newton meter. Resultan momen gaya bertanda negatif artinya arah rotasi batang yang ditimbulkan oleh resultan momen gaya, sama dengan arah rotasi jarum jam.
Jawaban yang benar adalah B.