Dinamika rotasi (momen inersia) – Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA/MA 2013
1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.7
Dua buah bola yang dianggap sebagai partikel dihubungkan dengan seutas tali kawat seperti gambar. Bila massa bola P dan Q masing-masing 600 gram dan 400 gram, maka momen inersia sistem kedua bola terhadap poros AB adalah…
A. 0,008 kg.m2
B. 0,076 kg.m2
C. 0,124 kg.m2
D. 0,170 kg.m2
E. 0,760 kg.m2
Pembahasan
Diketahui :
Massa bola P (mP) = 600 gram = 0,6 kg
Massa bola Q (mQ) = 400 gram = 0,4 kg
Jarak bola P dari sumbu rotasi (rP) = 20 cm = 0,2 meter
Jarak bola Q dari sumbu rotasi (rQ) = 50 cm = 0,5 meter
Ditanya : Momen inersia (I) sistem terhadap poros atau sumbu rotasi AB
Jawab :
Rumus momen inersia partikel :
I = m r2
Keterangan : I = momen inersia, m = massa partikel, r = jarak partikel dari sumbu rotasi
Momen inersia bola P
IP = (mP)(rP2) = (0,6)(0,2)2 = (0,6)(0,04) = 0,024 kg m2
Momen inersia bola Q
IQ = (mQ)(rQ2) = (0,4)(0,5)2 = (0,4)(0,25) = 0,1 kg m2
Momen inersia sistem partikel :
I = IP + IQ = 0,024 + 0,1 = 0,124 kg m2
Jawaban yang benar adalah C.
2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.7
Dua buah bola yang dihubungkan dengan kawat (massa kawat diabaikan) disusun seperti gambar. Besar momen inersianya adalah…
A. 20 x 10-3 kg.m2
B. 25 x 10-3 kg.m2
C. 11 x 10-2 kg.m2
D. 55 x 10-2 kg.m2
E. 80 x 10-2 kg.m2
Pembahasan
Diketahui :
Massa bola A (mA) = 200 gram = 0,2 kg
Massa bola B (mB) = 400 gram = 0,4 kg
Jarak antara bola A dan sumbu rotasi (rA) = 0
Jarak antara bola B dan sumbu rotasi (rB) = 25 cm = 0,25 meter
Ditanya : Momen inersia (I) sistem
Jawab :
Momen inersia bola A
IA = (mA)(rA2) = (0,2)(0)2 = 0
Momen inersia bola B
IB = (mB)(rB2) = (0,4)(0,25)2 = (0,4)(0,0625) = 0,025 kg m2
Momen inersia sistem partikel :
I = IA + IB = 0 + 0,025 = 0,025 kg m2 = 25 x 10-3 kg m2
Jawaban yang benar adalah B.
3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.7
Perhatikan gambar dua bola yang dihubungkan dengan seutas kawat. Panjang kawat = 12 m, l1 = 4 m dan massa kawat diabaikan, maka besarnya momen inersia sistem adalah…
A. 52,6 kg m2
B. 41,6 kg m2
C. 34,6 kg m2
D. 22,4 kg m2
E. 20,4 kg m2
Pembahasan
Diketahui :
Massa bola A (mA) = 0,2 kg
Massa bola B (mB) = 0,6 kg
Jarak antara bola A dan sumbu rotasi (rA) = 4 meter
Jarak antara bola B dan sumbu rotasi (rB) = 12 – 4 = 8 meter
Ditanya : Momen inersia (I) sistem
Jawab :
Momen inersia bola A
IA = (mA)(rA2) = (0,2)(4)2 = (0,2)(16) = 3,2 kg m2
Momen inersia bola B
IB = (mB)(rB2) = (0,6)(8)2 = (0,6)(64) = 38,4 kg m2
Momen inersia sistem partikel :
I = IA + IB = 3,2 + 38,4 = 41,6 kg m2
Jawaban yang benar adalah B.
