Materi Energi Kinetik pada Gerak Rotasi
Benda yang bergerak lurus mempunyai energi kinetik yang dapat dihitung menggunakan rumus :
EK = ½ m v2
Keterangan :
EK = energi kinetik (satuan internasionalnya adalah kg m2/s2 atau Joule)
m = massa (satuan internasionalnya adalah kilogram, disingkat kg)
v = kelajuan (satuan internasionalnya adalah meter/sekon, disingkat m/s)
Besaran fisika pada gerak rotasi yang identik dengan massa (m) pada gerak lurus adalah momen inersia (I). Besaran fisika pada gerak rotasi yang identik dengan kelajuan (v) pada gerak rotasi adalah kelajuan sudut. Dengan demikian, benda yang bergerak rotasi mempunyai energi kinetik yang dapat dihitung menggunakan rumus :
Contoh soal
1. Sebuah partikel mempunyai momen inersia 2 kg m2 berotasi dengan kelajuan sudut 10 rad/s. Tentukan energi kinetik partikel!
Pembahasan
2. Partikel bermassa 1 kg berjarak 2 meter dari sumbu rotasi, berotasi dengan kelajuan sudut 4 rad/s. Tentukan energi kinetik partikel!
Pembahasan
Diketahui :
Massa partikel (m) = 1 kg
Jarak partikel ke sumbu rotasi (r) = 2 meter
Kelajuan sudut partikel = 4 rad/s
Ditanya : Energi kinetik (EK) partikel ketika bergerak rotasi ?
Jawab :
3. Sebuah silinder pejal (I = ½ m R2) bermassa 8 kg menggelinding tanpa slip pada suatu bidang datar dengan kecepatan 15 m/s. Energi kinetik total silinder adalah…
Pembahasan
Diketahui:
Momen inersia silinder pejal (I) = ½ M R2
Massa silinder pejal (m) = 8 kg
Kecepatan silinder (v) = 15 m/s
Ditanya: Energi kinetik total silinder
Jawab:
Energi kinetik translasi:
EK = ½ m v2 = ½ (8)(152) = (4)(225) = 900 Joule
Energi kinetik rotasi:
EK = ½ I ω2 = ½ (½ m R2)(v/R)2 = (¼ m R2)(v2/R2) = ¼ m v2 = ¼ (8)(152) = (2)(225) = 450 Joule
Energi kinetik total:
900 Joule + 450 Joule = 1350 Joule