向心力の例題

4 Contoh soal Gaya Sentripetal

1. Sebuah benda yang bermassa 200 gram diikat dengan tali ringan kemudian diputar secara horizontal dengan kecepatan sudut tetap sebesar 5 rad s^-1, seperti pada gambar berikut. Jika panjang tali l = 60 cm, maka besar gaya sentripetal yang bekerja pada benda adalah …

A. 0,3 N

B. 0,6 N

C. 3 N

D. 6 N

E. 30 N

討論

以下のことが知られています。

Massa benda (m) = 200 gram = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg

角速度（ω）＝5ラジアン/秒

Panjang tali = jari-jari (r) lintasan melingkar = 60 cm = 60/100 meter = 0,6 meter

質問: Besar gaya sentripetal yang bekerja pada benda adalah….

ジャワブ：

Gaya sentripetal adalah resultan gaya yang menyebabkan benda mengalami percepatan sentripetal. Rumus gaya sentripetal :

ΣF = ma_s

ΣF = mv²/r = m ω² r

説明： ΣF = gaya sentripetal, m = massa benda, v = kecepatan tangensial, ω = kecepatan sudut, r = jari-jari lintasan melingkar.

ΣF = m ω² r = (0,2)(5)² (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3ニュートン

正解はCです。

2. Seorang siswa memutar sebuah batu yang diikatkan pada ujung seutas tali. Batu diputar secara horizontal seperti gambar di atas. Jika laju berputarnya batu dijadi kan 2 kali semula, maka gaya sentripetalnya menjadi …

A. オリジナル6倍

B. 再び5回

C. もう一度

D. 2 kali semula

E. 2 kali semula

討論

以下のことが知られています。

Massa batu = m

Kelajuan batu = v

Panjang tali = jari-jari = r

質問: Jika laju menjadi 2 kali semula, gaya sentripetalnya menjadi…

ジャワブ：

Jika laju menjadi 2 kali semula, maka gaya sentripetal menjadi :

Gaya sentripetal menjadi 4 kali semula.

正解はCです。

3. Sebuah belokan jalan datar dirancang untuk dilalui mobil dengan kecepatan maksimum 10 ms^-1. Diketahui koefisien gesekan antara ban dan jalan 0,5 dan jari-jari kelengkungan jalan R m. Maka nilai R adalah…. (g = 10 ms^-2)

A. 7,5メートル

B. 8,0メートル

C. 10メートル

D. 15メートル

E. 20メートル

討論

以下のことが知られています。

速度 (v) = 10 m/s

Koefisien gesekan antara ban dan jalan (μ_s）= 0,5

重力加速度 (g) = 10 m/s²²

質問: Jari-jari kelengkungan jalan (R meter)

ジャワブ：

Satu-satunya resultan gaya pada arah horisontal yang bekerja pada mobil ketika mobil menikung adalah gaya gesek statis. Rumus gaya gesek statis :

4. Mobil melaju pada sebuah tikungan jalan raya di posisi M seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Koefisien gesekan statis antara roda dan jalan 0,4 (percepatan gravitasi 10 m.s^-2). Agar mobil tidak keluar jalur, kecepatan maksimum yang diperbolehkan adalah…

A. √10ミリ秒^-1

B. 2√10ミリ秒^-1

C. 4√10ミリ秒^-1

D. 5√10ミリ秒^-1

E.6√10ミリ秒^-1

討論

以下のことが知られています。

Koefisien gesek statis (μ_s）= 0,4

重力加速度 (g) = 10 m/s²²

Jari-jari kelengkungan (R) = 40 meter

質問: kecepatan maksimum (v)

ジャワブ：

式 ニュートンの第二法則 PADA 等速円運動

説明：

ΣF = gaya sentripetal = resultan gaya = gaya total, m = massa benda, a_s = percepatan sentripetal, v = kelajuan linear, R = jari-jari kelengkungan

Gaya sentripetal

Gaya sentripetal merupakan resultan gaya yang arahnya menuju pusat lintasan melingkar. Ketika mobil bergerak melingkar, satu-satunya gaya yang arahnya ke pusat lingkaran adalah gaya gesek statis, sehingga gaya gesek statis merupakan gaya sentripetal.

Rumus gaya gesek statis :

説明：

μ_s = koefisien gesek statis, w = berat benda, m = massa benda, g = percepatan gravitasi.

Hitung kecepatan maksimum (v) :

正解はCです。

質問元:

高校・職業高校向け全国統一試験物理問題