3. GERAK ROTASI

Fisika X & XI Smt 1

Created by Budi Siswoyo 1

GERAK MELINGKAR

1. Kecepatan sudut suatu benda dinyatakan dengan persamaan ω = 3t2 + 2t , ω dalam rad/s dan t dalamsekon. Percepatan sudut rata-rata dari t = 2 sekon sampai t = 4 sekon adalah...a. 10 rad/s2 d. 20 rad/s2

b. 12 rad/s2 e. 25 rad/s2

c. 16 rad/s2

2. Gerinda berputar dengan frekuensi 30 Hz, maka besar kecepatan sudut gerinda adalah…a. 20 π rad/s d. 50 π rad/sb. 30 π rad/s e. 60 π rad/sc. 40 π rad/s

3. Diantara ketentuan berikut ini:1. Kecepatan sudutnya tetap, kecepatan liniernya berubah2. Kecepatan sudut dan kecepatan liniernya tetap3. Kecepatan sudut berubah, kecepatan liniernya tetapYang berlaku pada gerak melingkar beraturan adalah ….a. 1 d. 2 dan 3b. 1 dan 2 e. 3c. 2

4. Sebuah keping CD berputar dengan kecepatan (3600/) rpm. Kecepatan sudut keping tersebut dalamradian/sekon adalah....a. 50 d. 130b. 80 e. 150c. 120

5. Sebuah gerinda berputar dengan kecepatan 15 cm/s pada tepi gerinda yang berjejari 6 cm. Titikyang berjarak 4 cm dari sumbu rotasinya mempunyai kecepatan ....a. 25 cm/s d. 10 cm/sb. 15 cm/s e. 5 cm/sc. 12 cm/s

6. Sebuah benda melakukan gerak rotasi dengan frekuensi 4 Hz, maka besar kecepatan sudutnyadengan satuan rpm adalah ........A. 100B. 120C. 200D. 220E. 240

7. Perhatikan pernyataan berikut:1. Berbanding lurus dengan massa benda2. Berbanding lurus dengan pangkat dua kecepatan linier3. Berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan4. Berbanding terbalik dengan pangkat dua kecepatan linierYang berlaku untuk gaya sentripetal pada benda yang bergerak melingkar adalah ........A. 1 dan 2B. 1 dan 3C. 1, 2 dan 3D. 3 dan 4E. 4 saja

Fisika X & XI Smt 1


8. 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 ke lengkungan jalan R m. Makanilai R adalah ? (g =10 ms-2)A. 7,5 meterB. 8,0 meterC. 10 meterD. 15 meterE. 20 meter

9. Grafik yang menunjukkan hubungan antara percepatan sentripetal (asp) terhadap kecepatan anguler( ) dari suatu benda yang bergerak melingkar ........A.

C. E.B.

D.

10. Sebuah jalan melengkung dengan jari-jari kelengkungan R. Titik pusat kelengkungannya ada diatas jalan tersebut. Gaya yang diakibatkan pada jalan oleh sebuah mobil yang beratnya W yangbergerak dengan kecepatan v sewaktu berada di titik terendah jalan, jika percepatan gravitasi = g,adalah ........

A. B. C. D. E.

11. Perhatikan gambar. Benda bermassa m dihubungkandengan seutas tali tak bermassa yang panjangnya L.Benda dilepas di A tanpa kecepatan awal dengan sudutsimpangan . Gaya yang mempengaruhi gerak ayunan,jika kecepatan gravitasi = g adalah ........A. m gB. m g SinC. m g CosD. m g TgE. 0

12. Sebuah belokan jalan datar dirancang untuk dilalui mobil dengan kecepatan tertentu. Diketahuijari-jari kelengkungan jalan 20 m dan koefisien gesekan antara ban dan jalan µ. Jika kecepatanmaksimum mobil yang diperkenankan 10 m/s agar tetap aman, maka nilai µ adalah ........A. 0,5 B. 0,6 C. 0,7 D. 0,8 E. 0,9

Fisika X & XI Smt 1


13. Sebuah partikel bermassa m yang menjalani gerak melingkar secara beraturan, maka ........A. kecepatan liniernya tetapB. kecepatan angulernya tetapC. gaya sentripetalnya tetapD. momentum liniernya tetapE. percepatan sentripetalnya tetap

14. Sebuah titik melakukan gerak melingkar beraturan dengan kecepatan sudut 12 rad/s. Jarak titik terhadappusat lingkaran 6/ meter. Kecepatan titik tersebut adalah ….a. 9 m/s d. 64 m/sb. 18 m/s e. 72 m/sc. 32 m/s

15. Roda sepeda motor mula-mula bergerak dengan kecepatan sudut awal 5 rad/s. Setelah 3 sekonkecepatannya menjadi 11 rad/s. Besar percepatan sudut yang dialami roda adalah…rad/s2.a. 2,0 d. 4,0b. 2,5 e. 5,0c. 3,0

16. Roda berdiameter 5 meter bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan linier 10 m/s. Percepatansentripetal suatu titik di pinggir roda tersebut adalah ...m/s2.a. 20 m/s2 d. 35 m/s2

b. 25 m/s2 e. 40 m/s2

c. 30 m/s2

17. Tiga buah roda A, B dan C masing-masing berjari-jari 8 cm, 5 cm dan 20 cm seperti gambar. Jika roda Aberputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s, tentukanlah:

a. kecepatan singgung Bb. kecepatan linier C

18. Posisi sudut suatu titik pada suatu roda dinyatakan sebagai rad, dengan t dalam sekon.Kecepatan sudut pada saat t = 2 sekon adalah ….a. 12 rad/s d. 18 rad/sb. 14 rad/s e. 20 rad/sc. 16 rad/s

19. Pada gerak melingkar berubah beraturan, benda mengalami …..a. percepatan sentripetalb. percepatan sentrifugalc. percepatan tangensiald. percepatan sentripetal dan percepatan sentrifugale. percepatan tangensial dan percepatan sentripetal

20. Benda terikat pada pegas dan bergetar 8 kali selama 4 sekon, maka frekuensi getaran benda adalah ..a. 2 Hz d. 16b. 4 Hz e. 32c. 8 Hz

21. Syarat benda yang bergerak melingkar beraturan adalah .…a. kecepatannya tetapb. kelajuannya tetapc. panjang lintasan berubahd. lingkarannya harus ovale. kecepatan sudutnya berubah-ubah

A BC

Fisika X & XI Smt 1


22. Dua roda yang jari-jarinya berbeda dan saling bersinggungan. Besaran yang selalu sama pada kedua rodatersebut adalah ....a. kecapatan sudutnya samab. kecepatan linier samac. kelajuannya samad. frekuensinya samae. perubahan panjang lintasannya berbeda

23. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan, maka besaran yang nilainya tidak selalu tetap adalah ….a. frekuensinyab. kecepatan sudutnyac. kelajuannyad. panjang lintasanyae. kecepatan liniernya

24. Benda diikat dengan tali yang panjangnya 6 meter dan diputar secara horizontal dengan kecepatan sudut12 rad/s, maka kecepatan linier dari benda tersebut adalah…a. 27 m/s d. 72 m/sb. 37 m/s e. 82 m/sc. 67 m/s

25. Dua roda A dan B dihubungkan dengan tali seperti gambar. Jika jari-jari roda masing-masing 6 cm dan 9 cm dan roda B diputar dengankecepatan sudut 18 rad/s, maka kecepatan sudut roda A adalah ...rad/s.a. 6 d. 63b. 9 e. 72c. 27

26. Benda berputar dengan kecepatan liniar 6 m/s. Jika jari-jari putaran 2 meter, maka percepatan sentripetalbenda adalah … m/s2.a. 16 d. 22b. 18 e. 24c. 20

27. Sebuah roda A dan B mempunyai jari-jari masing-masing10 cm dan 50 cm dihubungkan dengan tali seperti gambar disamping!Jika roda A berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/shitunglah:a. kecepatan liniar roda Bb. kecepatan sudut roda B

28. Sebuah bola bermassa 0,6 kg diikat diujung seutas tali dengan panjang 1,5 m. Bola berputar dalam satulingkaran horisontal. Bila tali dapat menahan tegangan maksimum 40 N, kelajuan maksimum bola sebelumputus adalah ....A. 40 m/s B. 30 m/s C. 20 m/s D. 10 m/s E. 5 m/s

29. Seorang siswa memutar bola karet dengan alat sentripetal. Bola karet berputar horisontal secara beraturansebanyak 20 putaran selama 10 s pada radius putaran 1,5 m. Kecepatan linier bola karet selama bergerakmelingkar beraturan adalah ....A. 3,50 m.s-1 B. 3.00 m.s-1. C. 2,25 m.s-1 D. 2,00 m.s-1 E. 1,50 m.s-1

30. Benda 2 kg diikat dengan tali sepanjang 0,5 m lalu diputar pada bidang horisontal dengan kelajuanlinier tetap 4 m/s. Besar gaya tegang tali pada benda adalah … N.A. 16 B. 32 C. 36 D. 64 E. 72

ABB

AB

Fisika X & XI Smt 1


31. Jika g =10 m s-2, maka besarnya gaya yang mempengaruhi ayunan pada kedudukan sepertigambar berikut adalah ......

A. 0.2 NB. 1,8 NC. 2,0 N

D. 20,0 NE. 200,0 N

Jawaban : CSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 1991Penyelesaian :

32. Sebuah sepeda motor membelok pada tikungan berbentuk busur lingkaran dengan jari-jari 10m. Jika koefisien gesek antara roda dan jalan 0,25 dan g = 10 ms-2 , maka kecepatan motorterbesar yang diizinkan adalah ......A. 5 ms-1

B. 2,5 ms-1

C. 2,0 ms-1

D. 1,5 ms-1

E. 12 ms-1

Jawaban : ASMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 1990Penyelesaian :

33. Dengan menggunakan alat sentripetal benda yang massanya m diputar melingkar beraturandengan laju anguler = . Apabila panjang tali alat sentripetal diperkecil menjadi ¼ kali,maka dengan beban yang tetap, kelajuan angulernya menjadi .........A. 4B. 2C.

D. 0,5E. 0,25


Fisika X & XI Smt 1


34. Pernyataan berikut tentang percepatan sentripetal pada gerak melingkar :(1) Percepatan sentripetal di setiap titik pada lintasannya selalu menuju pusat lingkaran.(2) Percepatan sentripetal merubah arah kecepatan linier sehingga lintasan

berupa lingkaran.(3) Besar percepatan sentripetal pada setiap lintasan tergantung kecepatan anguler

dan jari-jari lintasan.(4) Arah vektor percepatan sentripetal searah dengan vektor kecepatan linearnya. Pernyataandi atas yang benar adalah .......A. (1) dan (2)B. (2) dan (3)C. (3) dan (4)

D. (1), (2) dan (3)E. (1), (2), (3) dan (4)

Jawaban : ASMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 1996Penyelesaian :- Besar percepatan sentripetal pada setiap lintasan tergantung kecepatan linear dan jari-jari lintasan

- Arah vektor percepatan sentripetal selalu dengan vektor kecepatan linier.

35. Tiga buah roda dihubungkan seperti tampak pada gambar. A dan B menyatu dan sepusat Bdan C dihubungkan dengan ban. Jika RA = 4 cm, RB = 2cm dan RC = 10 cm, makaperbandingan kecepatan sudut roda C adalah . . .

A. 1 : 5B. 2 : 1C. 2 : 5

D. 5 : 1E. 5 : 2

Jawaban : DSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 1995Penyelesaian :A dan B sepusat AB dan C dihubungkan tali VB = VC

B RB = C RC

B : C = 5 : 1

36. Jika frekuensi gerak benda yang melakukan gerak melingkar diperbesar 3 kali semula, makagaya sentripetal yang terjadi menjadi ... semula.A. 1 kaliB. 2 kaliC. 3 kali

D. 6 kaliE. 9 kali

Jawaban : ESMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 1993

Fisika X & XI Smt 1


Penyelesaian :

37. Di antara pernyataan berikut ini :(1) kecepatan sudut tetap, kecepatan linear berubah(2) kecepatan sudut dan kecepatan linear tetap(3) kecepatan sudut dan kecepatan linear berubah beraturanyang berlaku pada gerak melingkar beraturan adalah ........A. (1) sajaB. (1) dan (2)C. (2) saja

D. (2) dan (3)E. (3) saja

Jawaban : CSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 1999Penyelesaian :Syarat GMB,w tetap, karena jari-jari dari suatu gerak melingkar selalu tetap, maka dilihatdari rumus v =w . R sehingga v juga tetap.

38. Dalam waktu 2 sekon, benda yang berotasi mengalami perubahan kecepatan dari 4 rad/smenjadi 20 rad/s. Selama waktu tersebut, titik C (berada pada benda tersebut) mendapatpercepatan tangensial rata-rata sebesar 1,6 m/s2. Jarak C ke sumbu putar adalah ........A. 0,1 cmB. 0,2 cmC. 5 cm

D. 10 cmE. 20 cm

Jawaban : ESMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 1999Penyelesaian :wt = wo + at a = a . R20 = 4 + a . 2 1,6 = 8 . R16 = 2a R = 0,2ma = 8 rad / dt2 = 20 cm

39. Grafik yang menunjukkan hubungan antara percepatan sentripetal (asp) terhadap kecepatananguler ( ) dari suatu benda yang bergerak melingkar ........A.

B.

D.

E.

Fisika X & XI Smt 1


C.

Jawaban : BSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2004Penyelesaian :Rumus percepatan anguler :

asp = ² RIngat persamaan y = a x² yang merupakan persamaan parabola.Jadi grafik hubungan asp terhadap adalah berupa garis parabola dimana pada saat = 0, asp

= 0.

40. Sebuah jalan melengkung dengan jari-jari kelengkungan R. Titik pusat kelengkungannya adadi atas jalan tersebut. Gaya yang diakibatkan pada jalan oleh sebuah mobil yang beratnya Wyang bergerak dengan kecepatan v sewaktu berada di titik terendah jalan, jika percepatangravitasi = g, adalah ........A.

B.

C.

D.

E.

Jawaban : BSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2004Penyelesaian :Gaya Normal yang diakibatkan oleh berat mobil W adalah N. Mobil tepat berada di titikterendah dari lingkaran. Lihat gambar di bawah ini :

Maka diperoleh :

Fisika X & XI Smt 1


N - W = m

N = W + m

N = W ( 1 + m ) dimana W = m g

N = W ( 1 + m )

N = W ( 1 + )

41. Sebuah cakram A memiliki momen kelembaman 10 kg m² dan berotasi dengan kecepatansudut 3 rad/s digabungkan dengan cakram B yang momen kelembamannya 5 kg m² yangsemula diam. Besar kecepatan anguler kedua cakram setelah digabung adalah ........A. 4 rad/sB. 2 rad/sC.

rad/s

D.

rad/sE.

rad/sJawaban : BSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2004Penyelesaian :Diketahui : IA = 10 kg m², A = 3 rad/s

IA = 5 kg m², A = 0 rad/sKarena bergabung maka berlaku rumus :IA A + IB B = (IA + IB) '10 x 3 + 5 x 0 = (10 + 5) '

30 + 0 = 15 x '30 = 15 x '

' = 2 rad/s

42. Perhatikan pernyataan berikut :1. berbanding lurus dengan percepatan sudut2. berbanding terbalik dengan jari-jari3. berbanding lurus dengan jari-jari4. berbanding lurus dengan pangkat 2 kecepatan linierYang berlaku untuk percepatan tangensial pada gerak melingkar adalah ........A. 1 dan 2B. 1 dan 3C. 2 dan 4

D. 3 dan 4E. 4 saja

43. Dua butir kelereng yang identik menuruni bidang miring. Kelereng yang satu lebih licin daripada kelereng lainnya. Jika kelereng yang satu meluncur, sedang kelereng yang lainnyamenggelinding, pernyataan manakah yang benar ........A. kelereng yang meluncur akan tiba di dasar lebih duluB. kelereng yang menggelinding akan tiba di dasar lebih dahuluC. kelereng yang menggelinding tiba di dasar dengan energi kinetik yang lebih besar

Fisika X & XI Smt 1


D. kedua kelereng tiba di dasar dengan kecepatan linier yang samaE. kelereng mana yang tiba di dasar terlebih dahulu bergantung pada sudut kemiringan

bidang

44. Seorang siswa melakukan percobaan dengan mengikat sebuah bola dengan tali, kemudian bolatersebut diputar melingkar horisontal di atas kepala keadaannya terlihat seperti pada gambar dibawah ini.

Jika bola berputar tetap dengan kecepatan sudut sebesar 5 rad/detik dan g = 10 m/detik², makamassa beban sama dengan ........ massa bola.A. 2,5 kaliB. 5 kaliC. 10 kali

D. 15 kaliE. 25 kali


Bola berputar tetap dalam keadaan stabil berarti Gaya pada Tali (T) sebanding dengan GayaSentrifugal (Fsf). Sedangkan T sama dengan W.

T = Fsf

W = Fsf

m.g =

m = 2,5 M

Jadi massa Beban = 2,5 kali massa Bola.

Fisika X & XI Smt 1


45. Perhatikan pernyataan berikut :(1) percepatan tangensial menunjukkan perubahan besar kelajuan linear dari partikel(2) percepatan tangensial selalu memiliki partikel yang bergerak melingkar(3) percepatan tangensial dimiliki partikel yang bergerak dengan laju linear tetap(4) percepatan tangensial sebanding dengan percepatan sudut dan jari-jariYang menyatakan hubungan antara percepatan tangensial gerak rotasi suatu partikel denganbesaran-besaran sudutnya adalah .......A. (1) dan (2)B. (1) dan (4)C. (1), (2), dan (3)

D. (1), (2), (3), dan (4)E. (2), (3), dan (4)

Jawaban : DSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2001Penyelesaian :Yang menyatakan hubungan antara percepatan tangensial gerak rotasi suatu partikel denganbesaran-besaran sudutnya adalah :(1) percepatan tangensial menunjukkan perubahan besar kelajuan linear dari partikel(2) percepatan tangensial selalu memiliki partikel yang bergerak melingkar(3) percepatan tangensial dimiliki partikel yang bergerak dengan laju linear tetap(4) percepatan tangensial sebanding dengan percepatan sudut dan jari-jari

46. Sebuah roda yang berjari-jari 50 cm berotasi dengan kecepatan sudut 900 rpm. Kelajuantangensial sebuah titik pada tepi roda itu adalah ........A. 7,5 m s-1

B. 15 m s-1

C. 225 m s-1

D. 350 m s-1

E. 450 m s-1'

Jawaban : BSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2000Penyelesaian :

47. Sebuah partikel bermassa m yang menjalani gerak melingkar secara beraturan, maka ........

A. kecepatan liniernya tetapB. kecepatan angulernya tetapC. gaya sentripetalnya tetap

D. momentum liniernya tetapE. percepatan sentripetalnya tetap

Jawaban : BSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2004Penyelesaian :Partikel yang bergerak melingkar memiliki sifat-sifat :- Kecepatan linier berubah- Kecepatan sudut (anguler) tetap- Percepatan asp berubah- Momentum linier berubah.- Fsp berubah.- Momentum sudut tetap.

Fisika X & XI Smt 1


48. Perhatikan pernyataan berikut:1. Berbanding lurus dengan massa benda2. Berbanding lurus dengan pangkat dua kecepatan linier3. Berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan4. Berbanding terbalik dengan pangkat dua kecepatan linierYang berlaku untuk gaya sentripetal pada benda yang bergerak melingkar adalah ........A. 1 dan 2B. 1 dan 3C. 1, 2 dan 3

D. 3 dan 4E. 4 saja

Jawaban : CSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2006Penyelesaian :Gaya sentripetal pada benda yang bergerak melingkar adalah:

- Gaya sentripetal berbanding lurus dengan massa benda- Gaya sentripetal berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan linier- Gaya sentripetal berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan

49. Sebuah benda melakukan gerak rotasi dengan frekuensi 4 Hz, maka besar kecepatan sudutnyadengan satuan rpm adalah ........A. 100B. 120C. 200

D. 220E. 240

Jawaban : ESMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2006Penyelesaian :Diketahui : f = 4 Hz

= 2 f = 2 x 4 = 8 rad/s

1 rpm =

= 8 rad/s

= 8 x = 240 rpm

50. Sebuah belokan jalan datar dirancang untuk dilalui mobil dengan kecepatan tertentu. Diketahuijari-jari kelengkungan jalan 20 m dan koefisien gesekan antara ban dan jalan µ. Jika kecepatanmaksimum mobil yang diperkenankan 10 m/s agar tetap aman, maka nilai µ adalah ........A. 0,5B. 0,6C. 0,7

D. 0,8E. 0,9

Jawaban : ASMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2006Penyelesaian :Diketahui: R = 20 m

Fisika X & XI Smt 1


Koefisien gesek antara ban dan jalan =Vmax = 10 m/s

Ditanyakan : = ?Jawab:Gaya sentripetal yang memungkinkan mobil menempuh lintasan melingkar adalah gayagesekan statik (fs) yang mengarah ke pusat lingkaran.

51. Sebuah benda bergerak dengan kelajuan konstan v melalui lintasan yang berbentuk lingkaranberjari-jari R dengan percepatan sentripetal (as). Agar percepatan sentripetal menjadi dua kalidari semula maka ........A. v dijadikan 4 kali dan R dijadikan 2 kali semulaB. v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 4 kali semulaC. v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 2 kali semulaD. v tetap dan R dijadikan 2 kali semulaE. v dijadikan 2 kali semula dan R tetapJawaban : CSMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2008Penyelesaian :

;Agar percepatan sentripetal (as2) menjadi dua kali dari semula (as1) maka v2 = 2v1 danR2 = 2R1

Fisika X & XI Smt 1


52. Sebuah belokan jalan datar dirancang untuk dilalui mobil dengan kecepatan maksimum10 ms-1. Diketahui koefisien gesekan antara ban dan jalan 0,5 dan jari-jari ke lengkungan jalanR m. Maka nilai R adalah ? (g =10 ms-2)A. 7,5 meterB. 8,0 meterC. 10 meter

D. 15 meterE. 20 meter

Jawaban : ESMA/Ebtanas/Fisika/Tahun 2007Penyelesaian :Diketahui : v = 10 m/s, µs = 0,5

Agar mobil tidak terbalik :Fgesekan = Fsentripetal

Jadi nilai R adalah 20 meter

3. GERAK ROTASI

Documents

Transcript of 3. GERAK ROTASI