Contoh momen inersia

25 Contoh Soalan Momen Inersia

Momen Inersia Zarah

1. Sebiji bola berjisim 100 gram disambungkan pada seutas tali sepanjang 30 cm seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Momen inersia bola yang mengelilingi paksi AB ialah...
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Paksi putaran ialah AB
Jisim bola (m) = 100 gram = 100/1000 = 0,1 kilogram
Jarak bola dari paksi putaran (r) = 30 cm = 0,3 meter
Ditanya: Momen inersia bola (I)
Jawapan:
Saya = Encik² = (0,1 kg)(0,3 m)²
I = (0,1 kg)(0,09 m)²)
I = 0,009 kg m²

2. Jisim bola m₁ ialah 100 gram dan jisim bola itu ialah m₂ ialah 200 gram. Kedua-dua bola itu disambungkan oleh dawai sepanjang 60 cm dengan jisim yang boleh diabaikan. Paksi AB terletak di tengah-tengah dawai. Momen inersia kedua-dua bola itu mengelilingi paksi AB ialah…
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim bola 1 (m₁) = 100 gram = 100/1000 = 0,1 kilogram
Jarak bola 1 dari paksi putaran (r₁) = 30 cm = 30/100 = 0,3 meter
Jisim bola 2 (m₂) = 200 gram = 200/1000 = 0,2 kilogram
Jarak bola 2 dari paksi putaran (r₂) = 30 cm = 30/100 = 0,3 meter
Ditanya: Momen inersia sistem dua bola
Jawapan:
Saya = m₁ r₁² +m₂ r₂²
I = (0,1 kg)(0,3 m)² + (0,2 kg)(0,3 m)²
I = (0,1 kg)(0,09 m)²) + (0,2 kg)(0,09 m²)
I = 0,009 kg m² + 0,018 kg m²
I = 0,027 kg m²

3. Jisim bola m₁ ialah 200 gram dan jisim bola itu ialah m₂ ialah 100 gram. Kedua-dua bola itu disambungkan oleh dawai sepanjang 60 cm dan jisimnya diabaikan. Paksi AB terletak pada bola m₂Momen inersia sistem dua bola mengelilingi paksi AB ialah…
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim bola 1 (m₁) = 200 gram = 200/1000 = 0,2 kilogram
Jarak bola 1 dari paksi putaran (r₁) = 60 cm = 60/100 = 0,6 meter
Jisim bola 2 (m₂) = 100 gram = 100/1000 = 0,1 kilogram
Jarak bola 2 dari paksi putaran (r₂) = 0 meter
Ditanya: Momen inersia sistem dua bola
Jawapan:
Saya = m₁ r₁² +m₂ r₂²
I = (0,2 kg)(0,6 m)² + (0,2 kg)(0)²
I = (0,2 kg)(0,36 m)²) + 0
I = 0,072 kg m²

4. Setiap bola mempunyai jisim 100 gram dan disambungkan oleh dawai yang berjisim boleh diabaikan. Panjang dawai itu ialah 60 cm dan lebarnya ialah 30 cm. Tentukan momen inersia sistem bola itu terhadap paksi AB…
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim bola 1 (m₁) = m₂ = m₃ = m₄ = 100 gram = 100/1000 = 0,1 kilogram
Jarak bola 1 dari paksi putaran (r₁) = 30 cm = 30/100 = 0,3 meter
Jarak bola 2 dari paksi putaran (r₂) = 30 cm = 30/100 = 0,3 meter
Jarak bola 3 dari paksi putaran (r₃) = 30 cm = 30/100 = 0,3 meter
Jarak bola 4 dari paksi putaran (r₄) = 30 cm = 30/100 = 0,3 meter
Ditanya: Momen inersia sistem bola
Jawapan:
Saya = m₁ r₁² +m₂ r₂² +m₃ r₃² +m₄ r₄²
I = (0,1 kg)(0,3 m)² + (0,1 kg)(0,3 m)² + (0,1 kg)(0,3 m)² + (0,1 kg)(0,3 m)²
I = (0,1 kg)(0,09 m)²) + (0,1 kg)(0,09 m²) + (0,1 kg)(0,09 m²) + (0,1 kg)(0,09 m²)
I = 0,036 kg m²

5. Lihat imej di bawah. Empat zarah, setiap satu berjisim 4m (pada jarak r dari pusat), 3m (pada jarak r dari pusat), 2m (pada jarak 2r dari pusat), 2m (pada jarak r dari pusat). Sistem terletak pada satah xy. Jika sistem diputarkan mengelilingi paksi-x, maka momen inersia sistem ialah…
A. 5 m r
B. 7 m r     
C. 5 m r²
D. 6 m r²
E. 7 m r²

Perbincangan:
Dikenali :
Adalah diketahui bahawa:
m₁ = 4m (jarak r dari pusat), m₂ = 3m (jarak r dari pusat), m₃ = 2m (jarak 2r dari pusat), m₄ = 2m (jarak r dari pusat)
Ditanya :
Momen inersia (I) ?
Jawab :
Formula untuk momen inersia zarah :
Saya = Encik²
Sistem diputarkan mengelilingi paksi-x supaya m₂ dan m₄ berada pada paksi putaran. Oleh kerana ia berada pada paksi putaran, r₂ dan r₄ bernilai sifar.
I₁ = m₁ r₁² = 4mr²
I₂ = m₂ r₂² = 3m (0)² = 0
I₃ = m₃ r₃² = 2m (2r)² = 2m (4r²) = 8mr²
I₄ = m₄ r₄² = 2m (0)² = 0
Momen inersia sistem :
Saya = Saya₁ + Saya₂ + Saya₃ + Saya₄
Saya = 4mr² + 8mr²
Saya = 12mr²

6. Rod AB mempunyai jisim 3 kg apabila diputarkan melalui B, momen inersianya ialah 27 kg m²Jika diputarkan melalui C, momen inersia menjadi…
A. 70 kg m²
B. 76 kg m²
C. 92 kg m²
D. 98 kg m²
E. 108 kg m²
Perbincangan:

Dikenali :
m = 3 kg
I_B = 27 kg/m²
Ditanya :
I_C ?
Jawab :
I_B = Encik²
27 kg m² = (3 kg)(r²)
27 kg m² / 3 kg = r²
9m² = r²
r = 3 m
Panjang AB = panjang AC = 3 meter

Momen Inersia rod apabila diputarkan melalui C :
I_C = Encik²
I_C = (3 kg)(6 m)²
I_C = (3 kg)(36 m²) = 108 kg m²

7.

Dua biji bola, yang dianggap sebagai zarah, disambungkan oleh tali dawai seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Jika jisim bola P dan Q masing-masing ialah 600 gram dan 400 gram, maka momen inersia sistem kedua-dua bola itu mengelilingi paksi AB ialah…

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

Perbincangan
Dikenali :
Jisim bola P (m_P) = 600 gram = 0,6 kg
Jisim bola Q (m_Q) = 400 gram = 0,4 kg
Jarak bola P dari paksi putaran (r_P) = 20 cm = 0,2 meter
Jarak bola Q dari paksi putaran (r_Q) = 50 cm = 0,5 meter
Ditanya : Momen inersia (I) sistem terhadap paksi atau paksi putaran AB
Jawab :

Formula untuk momen inersia zarah :
Saya = Encik²
Penerangan: I = momen inersia, m = jisim zarah, r = jarak zarah dari paksi putaran
Momen inersia bola P
I_P = (m_P)(r_P²) = (0,6)(0,2)² = (0,6)(0,04) = 0,024 kg/m²
Momen inersia bola Q
I_Q = (m_Q)(r_Q²) = (0,4)(0,5)² = (0,4)(0,25) = 0,1 kg/m²
Momen inersia sistem zarah :
Saya = Saya_P + Saya_Q = 0,024 + 0,1 = 0,124 kg/m²
Jawapan yang betul ialah C.

8.

Dua bola yang disambungkan oleh seutas dawai (jisim dawai diabaikan) disusun seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Magnitud momen inersia mereka ialah…

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

Perbincangan
Dikenali :
Jisim bola A (m_A) = 200 gram = 0,2 kg
Jisim bola B (m_B) = 400 gram = 0,4 kg
Jarak antara bola A dan paksi putaran (r_A) = 0
Jarak antara bola B dan paksi putaran (r_B) = 25 cm = 0,25 meter
Ditanya Momen inersia (I) sistem
Jawab :
Momen inersia bola A
I_A = (m_A)(r_A²) = (0,2)(0)² = 0
Momen inersia bola B
I_B = (m_B)(r_B²) = (0,4)(0,25)² = (0,4)(0,0625) = 0,025 kg/m²
Momen inersia sistem zarah :
Saya = Saya_A + Saya_B = 0 + 0,025 = 0,025 kg/m² = 25 x 10^-3 kg m²
Jawapan yang betul ialah B.

9.
Lihat gambar dua bola yang disambungkan oleh seutas dawai. Panjang dawai = 12 m, l₁ = 4 m dan jisim dawai diabaikan, maka magnitud momen inersia sistem ialah…
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
Perbincangan
Dikenali :
Jisim bola A (m_A) = 0,2 kg
Jisim bola B (m_B) = 0,6 kg
Jarak antara bola A dan paksi putaran (r_A) = 4 meter
Jarak antara bola B dan paksi putaran (r_B) = 12 – 4 = 8 meter
Ditanya Momen inersia (I) sistem
Jawab :
Momen inersia bola A
I_A = (m_A)(r_A²) = (0,2)(4)² = (0,2)(16) = 3,2 kg/m²
Momen inersia bola B
I_B = (m_B)(r_B²) = (0,6)(8)² = (0,6)(64) = 38,4 kg/m²
Momen inersia sistem zarah :
Saya = Saya_A + Saya_B = 3,2 + 38,4 = 41,6 kg/m²
Jawapan yang betul ialah B.

Momen Inersia Jasad Tegar

10. Sebuah rod pepejal mempunyai jisim 2 kg dan panjang 2 meter. Tentukan momen inersia rod jika paksi putaran terletak di tengah-tengah rod!
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim rod pepejal (M) = 2 kg
Panjang batang pepejal (L) = 2 meter
Ditanya: Momen inersia
Jawapan:
Formula untuk momen inersia rod jika paksi putaran terletak di tengah-tengah rod:
I = (1/12) ML²
I = (1/12) (2 kg)(2 m)²
I = (1/12) (2 kg)(4 m)²)
I = (1/12)(8 kg m²)
I = 8/12 kg m²
I = 2/3 kg m²

11. Sebuah rod pepejal mempunyai jisim 2 kg dan panjang 2 meter. Tentukan momen inersia rod tersebut jika paksi putaran terletak di salah satu hujung rod tersebut!
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim rod pepejal (M) = 2 kg
Panjang batang pepejal (L) = 2 meter
Ditanya: Momen inersia
Jawapan:
Formula untuk momen inersia rod jika paksi putaran terletak pada salah satu hujung rod:
I = (1/3) ML²
I = (1/3) (2 kg)(2 m)²
I = (1/3) (2 kg)(4 m)²)
I = (1/3)(8 kg m²)
I = 8/3 kg m²

12. Tentukan momen inersia cakera pepejal dengan jisim 10 kg dan jejari 0,1 meter, jika paksi putaran berada di tengah cakera, seperti yang ditunjukkan dalam rajah!
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim cakera pepejal (M) = 10 kg
Jejari cakera pepejal (L) = 0,1 meter
Ditanya: Momen inersia cakera pepejal
Jawapan:
Formula untuk momen inersia rod jika paksi putaran terletak di tengah cakera:
I = (1/2) ML²
I = (1/2) (10 kg)(0,1 m)²
I = (1/2) (10 kg)(0,01 m)²)
I = (1/2)(0,1 kg m²)
I = 0,05 kg m²

13. Tentukan momen inersia bagi sebuah bola pepejal berjisim 20 kg dan jejari 0,1 meter, jika paksi putaran berada di pusat bola, seperti yang ditunjukkan dalam rajah!
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim bola pepejal (M) = 20 kg
Jejari bola pepejal (L) = 0,1 meter
Ditanya: Momen inersia
Jawapan:
Formula untuk momen inersia rod jika paksi putaran terletak di pusat sfera pepejal:
I = (2/5) ML²
I = (2/5)(20 kg)(0,1 m)²
I = (2/5)(20 kg)(0,01 m)²)
I = (2/5)(0,2 kg m²)
I = 0,4/5 kg m²
I = 0,08 kg m²

14. Tentukan momen inersia bagi bola nipis dan berongga dengan jisim 0,5 kg dan jejari 0,1 meter, jika paksi putaran berada di pusat bola, seperti yang ditunjukkan dalam rajah!
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim bola nipis (M) = 0,5 kg
Jejari sfera nipis (L) = 0,1 meter
Ditanya: Formula momen inersia
Jawapan:
Formula untuk momen inersia rod jika paksi putaran terletak di pusat bola nipis:
I = (2/3) ML²
I = (2/3) (0,5 kg)(0,1 m)²
I = (2/3) (0,5 kg)(0,01 m)²)
I = (2/3)(0,005 kg m²)
I = 0,01/3 kg m²

15. Sebuah plat pepejal segi empat tepat mempunyai jisim 2 kg, panjang 0,5 meter dan lebar 0,2 meter. Tentukan momen inersia plat pepejal itu jika paksi putaran berada di tengah plat, seperti yang ditunjukkan dalam rajah!
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim plat pepejal segi empat tepat (M) = 2 kg
Panjang plat (a) = 0,5 meter
Lebar plat (b) = 0,2 meter
Ditanya: Formula momen inersia
Jawapan:
Formula untuk momen inersia plat pepejal segi empat tepat jika paksi putaran terletak di tengah plat pepejal:
I = (1/12) M (a² + b²)
I = (1/12)(2)(0,52 + 0,22)
I = (2/12)(0,25 + 0,04)
Saya = (1/6)(0,29)
I = 0,29/6 kg m²

16. Berikut adalah pernyataan tentang faktor-faktor gerakan putaran.

(1) Halaju sudut

(2) Kedudukan paksi putaran

(3) Bentuk objek

(4) Jisim objek

Faktor-faktor yang mempengaruhi magnitud momen inersia ialah...

A. (1), (2), (3) dan (4)

B. (1), (2) dan (3)

C. (1), (3) dan (4)

D. (2), (3) dan (4)

E. (2) dan (4) sahaja

Perbincangan

Formula momen inersia:

I = Σm r²

Penerangan: m = jisim objek, r = jarak dari paksi putaran.

Berdasarkan formula ini, disimpulkan bahawa momen inersia dipengaruhi oleh kedudukan paksi putaran (2) dan jisim objek (4).

Jawapan yang betul ialah E.

17. Dua biji bola, yang dianggap sebagai zarah, disambungkan oleh tali dawai seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Jika jisim bola P dan Q masing-masing ialah 600 gram dan 400 gram, maka momen inersia sistem kedua-dua bola itu mengelilingi paksi AB ialah…

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

Perbincangan

Dikenali :

Paksi putaran ialah AB.

m_p = 600 gram = 0,6 kg, m_q = 400 gram = 0,4 kg

r_p = 20 cm = 0,2 m, r_q = 50 cm = 0,5 m

Ditanya Momen inersia sistem?

Jawab :

Saya = m_p r_p² +m_q r_q²

I = (0,6 kg)(0,2 m)² + (0,4 kg)(0,5 m)²

I = (0,6 kg)(0,04 m)²) + (0,4 kg)(0,25 m²)

I = 0,024 kg m² + 0,1 kg m²

I = 0,124 kg m²

Jawapan yang betul ialah C.

18. Momen inersia objek yang berputar pada suatu titik tetap dipengaruhi oleh...

A. jisim objek

B. isipadu objek

C. ketumpatan objek

D. pecutan sudut putaran

E. halaju sudut awal

Perbincangan

Formula momen inersia:

I = ∑mr²

Penerangan: I = momen inersia, m = jisim, r = jarak dari paksi putaran

Jawapan yang betul ialah A.

19. Rod AB dengan jisim 2 kg diputarkan melalui titik A dan momen inersianya ialah 8 kg m²Apabila diputarkan melalui titik pusat O (AO = OB), momen inersia menjadi...

A. 2 kg m²

B. 4 kg m²

C. 8 kg m²

D. 12 kg m²

E. 16 kg m²

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Jisim rod AB (m) = 2 kg

Jika diputarkan melalui titik A supaya jejari putaran (r) = jarak AB = r maka momen inersia (I) = 8 kg m²

Ditanya: Jika ia diputarkan melalui titik O supaya jejari putaran (r) = jarak AO = jarak OB = 1/2 r maka momen inersia menjadi (I) = ……

Jawapan:

Saya = Encik²

8 kg m² = (2 kg) r²

8m² = (2) r²

r² = 8 m² / 2

r² = 4 m²

r = 2 meter

Jika ia diputarkan melalui titik O supaya 1/2 r = 1 meter, maka momen inersia menjadi:

Saya = Encik² = (2 kg)(1 m)² = (2 kg)(1 m²) = 2 kg m²

Jawapan yang betul ialah A.

20. Dua biji bola, yang dianggap sebagai zarah, disambungkan oleh tali dawai seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Jika jisim bola P dan Q masing-masing ialah 600 gram dan 400 gram, maka momen inersia sistem kedua-dua bola itu mengelilingi paksi AB ialah…

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

Perbincangan

Dikenali :

Jisim bola P (m_P) = 600 gram = 0,6 kg

Jisim bola Q (m_Q) = 400 gram = 0,4 kg

Jarak bola P dari paksi putaran (r_P) = 20 cm = 0,2 meter

Jarak bola Q dari paksi putaran (r_Q) = 50 cm = 0,5 meter

Ditanya Momen inersia (I) sistem terhadap paksi atau paksi putaran AB

Jawab :
Formula untuk momen inersia zarah :

Saya = Encik²

Penerangan: I = momen inersia, m = jisim zarah, r = jarak zarah dari paksi putaran

Momen inersia bola P

I_P = (m_P)(r_P²) = (0,6)(0,2)² = (0,6)(0,04) = 0,024 kg/m²

Momen inersia bola Q

I_Q = (m_Q)(r_Q²) = (0,4)(0,5)² = (0,4)(0,25) = 0,1 kg/m²

Momen inersia sistem zarah :

Saya = Saya_P + Saya_Q = 0,024 + 0,1 = 0,124 kg/m²

Jawapan yang betul ialah C.

21. Dua bola yang disambungkan oleh seutas dawai (jisim dawai diabaikan) disusun seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Magnitud momen inersia mereka ialah…

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

Perbincangan

Dikenali :

Jisim bola A (m_A) = 200 gram = 0,2 kg

Jisim bola B (m_B) = 400 gram = 0,4 kg

Jarak antara bola A dan paksi putaran (r_A) = 0

Jarak antara bola B dan paksi putaran (r_B) = 25 cm = 0,25 meter

Ditanya Momen inersia (I) sistem

Jawab :

Momen inersia bola A

I_A = (m_A)(r_A²) = (0,2)(0)² = 0

Momen inersia bola B

I_B = (m_B)(r_B²) = (0,4)(0,25)² = (0,4)(0,0625) = 0,025 kg/m²

Momen inersia sistem zarah :

Saya = Saya_A + Saya_B = 0 + 0,025 = 0,025 kg/m² = 25 x 10^-3 kg m²

Jawapan yang betul ialah B.

22. Empat zarah yang mempunyai jisim yang berbeza terletak pada satah yang sama, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Momen inersia sistem dengan paksi mendatar p ialah…

A. 17 mb²

B. 22 mb²

C. 27 mb²

D. 31 mb²

E. 33 mb²

Perbincangan

Paksi putaran = garis mendatar p

Adalah diketahui bahawa:

Jisim zarah A (m_A) = m

Jisim zarah B (m_B) = 2m

Jisim zarah C (m_C) = 3m

Jisim zarah D (m_D) = 4m

Jarak zarah A dari paksi putaran (r_A) = b

Jarak zarah B dari paksi putaran (r_B) = b

Jarak zarah C dari paksi putaran (r_C) = 2b

Jarak zarah D dari paksi putaran (r_D) = 2b

Ditanya: Momen inersia sistem dengan paksi mendatar p

Jawapan:

Saya = m_A r_A² +m_B r_B² +m_C r_C² +m_D r_D²

Saya = (m)(b)² + (2m)(b)² + (3m)(2b)² + (4m)(2b)²

Saya = mb² + 2 mb² + (3m)(4b²) + (4m)(4b²)

Saya = mb² + 2 mb² + 12 mb² + 16 mb²

Saya = 31 mb²

Jawapan yang betul ialah D.

23. Perhatikan gambar berikut!

Empat zarah disambungkan oleh rod berjisim boleh diabaikan. Momen inersia sistem mengelilingi paksi adalah melalui m₁ dan m₂ ialah…

A. 1/200 kg.m²

B. 1/300 kg.m²

C. 1/400 kg.m²

D. 1/600 kg.m²

E. 1/800 kg.m²

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Jisim zarah 1 (m₁) = 1/4 kg

Jisim zarah 2 (m₂) = 1/2 kg

Jisim zarah 3 (m₃) = 1/4 kg

Jisim zarah 4 (m₄) = 1/4 kg

Jarak zarah 1 dari paksi putaran (r₁) = 0

Jarak zarah 2 dari paksi putaran (r₂) = 0

Jarak zarah 3 dari paksi putaran (r₃) = 10 cm = 10/100 meter = 1/10 meter

Jarak zarah 4 dari paksi putaran (r₄) = 10 cm = 10/100 meter = 1/10 meter

Ditanya: Momen inersia sistem

Jawapan:

Saya = m₁ r₁² +m₂ r₂² +m₃ r₃² +m₄ r₄²

Saya = (1/4)(0)² + (1/2)(0)² + (1/4)(1/10)² + (1/4)(1/10)²

I = 0 + 0 + (1/4)(1/100) + (1/4)(1/100)

I = 1/400 + 1/400

I = 2/400

I = 1/200 kg.m²

Jawapan yang betul ialah A.

24. Dua biji bola yang dianggap sebagai zarah disambungkan oleh tali dawai seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Jika jisim bola P dan Q masing-masing ialah 600 gram dan 400 gram, maka momen inersia sistem kedua-dua biji bola itu mengelilingi paksi AB ialah…

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

Perbincangan
Dikenali :
Paksi putaran ialah AB.
m_p = 600 gram = 0,6 kg, m_q = 400 gram = 0,4 kg
r_p = 20 cm = 0,2 m, r_q = 50 cm = 0,5 m
Ditanya Momen inersia sistem?
Jawab :
Saya = m_p r_p² +m_q r_q²
I = (0,6 kg)(0,2 m)² + (0,4 kg)(0,5 m)²
I = (0,6 kg)(0,04 m)²) + (0,4 kg)(0,25 m²)
I = 0,024 kg m² + 0,1 kg m²
I = 0,124 kg m²
Jawapan yang betul ialah C.

25. Dua objek tegar, sebuah silinder dan sebuah sfera, berada di atas permukaan rata. Kedua-dua objek ditarik oleh daya yang sama, dengan titik sentuhan di pusatnya, dan mempunyai halaju awal yang sama. Antara pernyataan berikut, yang manakah betul?

(1) Jika jejari kedua-dua objek adalah sama dan lantai licin, maka kelajuan kedua-dua objek sentiasa sama.

(2) Jika jejari bola lebih besar dan lantai kasar maka kelajuan kedua-dua objek akan sentiasa sama.

(3) Jika jejarinya tidak sama dan lantainya licin, maka kelajuan akhir kedua-dua objek akan sama selagi kelajuan awal berbeza.

(4) Jika jejarinya tidak sama dan lantainya licin, kelajuan kedua-dua objek akan sentiasa berbeza.

Perbincangan

Momen inersia silinder pepejal = 1/2 mR²

Momen inersia bola pepejal = 2/5 mR²

Katakan jisim kedua-dua objek adalah sama dan jejari kedua-dua objek adalah sama, maka momen inersia silinder adalah lebih besar (1/2) manakala momen inersia sfera pepejal adalah lebih kecil (2/5). Oleh itu, halaju sfera adalah lebih besar kerana momen inersianya lebih kecil.

Jika jejari sfera lebih besar, momen inersia sfera meningkat dan boleh menyamai momen inersia silinder. Oleh itu, kelajuan sfera dan silinder boleh menjadi sama.

Pernyataan yang betul (2)

 

Sumber soalan:

Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional