Eksempelspørsmål om sentripetalkraft

4 Contoh soal Gaya Sentripetal

1. Sebuah benda yang bermassa 200 gram diikat dengan tali ringan kemudian diputar secara horizontal dengan vinkelhastighet 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

Ø. 30 N

Diskusjon

Det er kjent at:

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

Vinkelhastighet (ω) = 5 radianer/sekund

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

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

Jawab:

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

ΣF = ma_s

ΣF = mv²/r = m ω² r

Informasjon : 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 Newton

Det riktige svaret er C.

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. 6 ganger original

B. 5 ganger igjen

C. 4 gang igjen

D. 2 ganger igjen

E. 2 ganger original

Diskusjon

Det er kjent at:

Massa batu = m

Kelajuan batu = v

Panjang tali = jari-jari = r

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

Jawab:

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

Gaya sentripetal menjadi 4 kali semula.

Det riktige svaret er C.

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 meter

B. 8,0 meter

C. 10 meter

D. 15 meter

E. 20 meter

Diskusjon

Det er kjent at:

Kecepatan (v) = 10 m/s

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

Tyngdeakselerasjon (g) = 10 m/s²

Spurte: Jari-jari kelengkungan jalan (R meter)

Jawab:

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 ms^-1

B. 2√10 ms^-1

C. 4√10 ms^-1

D. 5√10 ms^-1

E. 6√10 ms^-1

Diskusjon

Det er kjent at:

Koefisien gesek statis (μ_s) = 0,4

Tyngdeakselerasjon (g) = 10 m/s²

Jari-jari kelengkungan (R) = 40 meter

Spurte: kecepatan maksimum (v)

Jawab:

Formel Newtons andre lov pada jevn sirkelbevegelse

Informasjon :

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 :

Informasjon :

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

Hitung kecepatan maksimum (v) :

Det riktige svaret er C.

Kilde for spørsmålet:

Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole