10 Contoh Soal dan rumus gerak melingkar beraturan
1. Sebuah kendaraan melaju pada lintasan berbentuk lingkaran. Apa yang terjadi pada percepatan sentripetalnya apabila kecepatan liniernya dinaikan menjadi dua kalinya dan jadi-jari lintasan dijadikan setengahnya.
A. Percepatan sentripetal bertambah menjadi 2 kali percepatan semula
B. Percepatan sentripetal bertambah menjadi 4 kali percepatan semula
C. Percepatan sentripetal bertambah /menjadi 8 kali percepatan semula
D. Percepatan sentripetal bertambah menjadi 1/4 kali percepatan semula
E. Percepatan sentripetal bertambah menjadi 1/2 kali percepatan semula
Pembahasan
2. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 60 km/jam pada suatu tikungan tajam. Bila mobil tersebut melaju dengan kecepatan yang sama tetapi pada tikungan yang lebih tumpul maka percepatan yang dialami mobil:
A. Sama dengan percepatan ketika melaju di tikungan tajam
B. Lebih besar daripada percepatan ketika melaju di tikungan tajam
C. Lebih kecil daripada percepatan ketika melaju di tikungan tajam
D. Dapat lebih besar atau dapat pula lebih kecil daripada percepatan ketika melaju di tikungan tajam tergantung massa mobil
E. Dapat lebih besar atau dapat pula lebih kecil daripada percepatan ketika melaju ti tikungan tajam tergantung kemiringan jalan
Pembahasan
Tikungan tumpul mempunyai jari-jari lebih besar daripada tikungan tajam
Misalkan tikungan tumpul mempunyai jari-jari rA = 2 dan tikungan tajam mempunyai jari-jari rB = 1
3. Bulan mengelilingi bumi melintasi orbit yang bentuknya hampir menyerupai lingkaran. Jari-jari orbit bulan adalah 384.000 km dan periode orbitnya adalah 27,3 hari. Percepatan sentripetal bulan adalah:
A. 2,72 x 10-5 m/s2
B. 2,72 x 10-3 m/ s2
C. 2,72 x 10-4 m/ s2
D. 2,78 x 10-3 m/ s2
E. 2,78 x 10-4 m/ s2
Pembahasan
Diketahui:
Jari-jari orbit (R) = 384.000 km = 384.000.000 m
Periode orbit (T) = 27,3 hari = 27,3 x 24 x 60 x 60 = 2.358.720 s
Ditanya: Percepatan sentripetal bulan
Jawab:
Kecepatan linear
v = s / t = 2π r / T = 2(3,14)(384.000.000) / 2.358.720 = 2.411.520.000 / 2.358.720 = 1022,4 m/s
Percepatan sentripetal:
4. Sebuah roda memiliki jari-jari 20 cm. Sebuah titik materi yang berada pada tepi roda tersebut mengalami percepatan sentripetal 9 m/s2. Kecepatan anguler roda tersebut adalah:
A. 1,8 rad -1
B. 1,9 rad -1
C. 18 rad -1
D. 19 rad -1
E. 3,6 rad -1
Pembahasan
Diketahui:
Jari-jari (r) = 20 cm = 0,2 m
Percepatan sentripetal (a) = 9 m/s2
Ditanya: Kecepatan angular (ω)
Jawab:
Hitung kecepatan linear (v) menggunakan rumus percepatan sentripetal:
a = r ω2
a / r = ω2
9 / 0,2 = ω2
45 = ω2
ω = 6,7 rad s-1
5. Tabung pencuci sebuah mesin cuci memiliki jari-jari 26 cm dan berputar dengen kelajuan 1.800 putaran per menit. Ketika tabung tersebut berputar, sepotong baju menempel pada dinding tabung. Kecepatan linier yang dialami baju tersebut adalah:
A. 29 m/s
B. 49 m/s
C. 58 m/s
D. 98 m/s
E. 45 m/s
Pembahasan
Diketahui:
Jari-jari (r) = 26 cm = 0,26 m
Kelajuan sudut (ω) = 1800 putaran per 60 sekon = 30 putaran/sekon = 30 (2)(3,14) putaran/sekon = 188,4 rad/s
Ditanya: Kecepatan linier (v)
Jawab:
v = r ω = (0,26)(188,4) m/s = 48,984 m/s = 49 m/s
Jawaban yang benar B.
6. Pak Joni mengendari sedannya melakukan putaran balik arah (U turn) dengan kecepatan 19 m/s. Ia membentuk putaran dengan jari-jari putaran 35 m. Jika massa kendaraan pak Joni 1.240 kg, maka percepatan sentripetal yang dialami pak Joni adalah:
A. 20,6 m/s2
B. 10,3 m/s2
C. 0,54 m/s2
D. 0,015 m/s2
E. 15 m/s2
Pembahasan
Diketahui:
Kecepatan (v) = 19 m/s
Jari-jari (r) = 35 m
Ditanya: Percepatan sentripetal
Jawab:
a = v2 / r = 192 / 35 = 361 / 35 = 10,3
Jawaban yang benar B.
7. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan linier 10 m/s. Jari-jari lintasan benda adalah 10 m. Jarak yang ditempuh oleh benda setelah bergerak selama 5 sekon adalah:
A. 25 m
B. 50 m
C. 15 m
D. 20 m
E. 75 m
Pembahasan
Diketahui:
Kecepatan linear (v) = 10 m/s
Jari-jari (r) = 10 m
Ditanya: Jarak tempuh setelah 5 sekon
Jawab:
Kecepatan 10 m/s artinya benda bergerak sejauh 10 meter setiap 1 sekon.
Setelah 5 sekon benda bergerak sejauh 5×10 = 50 meter
Jawaban yang benar B.
8. Sebuah bola diikat dengan tali yang panjangnya 2 m. Ujung tali yang lain dipegang dan digerakan sehingga bola bergerak melingkar beraturan dengan kelajuan 60 putaran per menit (60 rpm). Di dalam peristiwa tersebut, kecepatan anguler bola adalah:
A. 3,24 rad/s
B. 9,72 rad/s
C. 6,28 rad/s
D. 32,4 rad/s
E. 97,2 rad/s
Pembahasan
Diketahui:
Jari-jari (r) = 2 m
Kelajuan (v) = 60 putaran / 60 sekon = 1 putaran/sekon = 1 (2)(3,14) rad/s = 6,28 rad/s
Ditanya: Kecepatan anguler (ω)
Jawab:
ω = 6,28 rad/s
Jawaban yang benar C.
9. Roda sepeda berputar dengan kelajuan tetap dan melakukan 120 putaran dalam 60 sekon. Kecepatan anguler roda sepeda dinyatakan dalam rad/s adalah:
A. 120 rad/s
B. 60 rad/s
C. 12,56 rad/s
D. 6,28 rad/s
E. 1,2 rad/s
Pembahasan
Diketahui:
Kelajuan sudut (ω) = 120 putaran / 60 sekon = 2 putaran/sekon = 2 (2)(3,14) rad/s = 12,56 rad/s
Ditanya: Kecepatan anguler (ω)
Jawab:
ω = 12,56 rad/s
Jawaban yang benar C.
10. Sebuah bola bermassa 150 g diikat dengan sebuah tali yang panjangnya 0,6 m membentuk gerak melingkar beraturan secara horisontal. Bola melakukan 20 putaran dalam 1 sekon. Percepatan sentripetal bola adalah:
A. 2,629 m/s2
B. 2.629 m/s2
C. 26.292 m/s2
D. 26,292 m/s2
E. 262,9 m/s2
Pembahasan
Diketahui:
Jari-jari (r) = 0,6 meter
Kelajuan angular (ω) = 20 putaran / sekon = 20 (2)(3,14) rad/s = 125,6 rad/s
Ditanya: Percepatan sentripetal bola (a)
Jawab:
a = r ω2 = (0,6)(125,6)2 = (0,6) 15775,36 = 9.465,2 m/s2
Sumber soal :
Soal Tes Formatif MODUL 1 KB 4. GERAK MELINGKAR BERATURAN
DAR2/Profesional/184/1/2022
PENDALAMAN MATERI FISIKA
MODUL 1: KINEMATIKA
Penulis: Drs. Tarsisius Sarkim, M.Ed., Ph.D
KEMENTRIAN PENDIDIKAN, KEBUDAYAAN, RISTEK,
DAN TEKNOLOGI
2022
