1.
Sebuah benda bermassa 200 gram diikat dengan sebuah tali tak bermassa, kemudian benda diputar sehingga kita anggap membentuk gerak melingkar beraturan horizontal seperti terlihat pada gambar di atas dengan besar jari-jari lintasan melingkar 50 cm. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 1 kali putaran penuh adalah 0,2 detik. Tentukan :
a. Besar perioda putaran
b. Besar frekuensi
c. Besar kecepatan sudut
d. Besar percepatan sudut
e. Besar kecepatan linier
f. Besar percepatan sentripetal
g.Besar gaya sentripetal
h. Besar tegangan tali
i. Banyaknya putaran dalam 1 menit
Jawab
a. Menentukan besar perioda
Perioda adalah waktu yang dibutuhkan untuk membentuk satu putaran, pada soal sudah disebutkan waktu yang dibutuhkan untuk membentuk satu lingkaran atau satu putaran adalah 0,2 detik maka besar perioda soal ini adalah 0,2 detik
b. Menentukan besar frekuensi
Frekuensi adalah banyaknya putaran yang ditempuh dalam satu detik bisa kita hitung dengan menggunakan rumus
c. Menentukan besar kecepatan sudut
Besar kecepatan sudutnya adalah
d. Menentukan besar percepatan sudut
Soal ini adalah gerak melingkar beraturan artinya besar kecepatan sudut tetap setiap saat maka pada gerak melingkar ini tidak terjadi percepatan maka percepatan sudutnya adalah nol
e. Menentukan besar kecepatan linier
Besar kecepatan liniernya adalah
f. Menentukan besar percepatan sentripetal
Cara pertama bisa menggunakan rumus
Cara kedua bisa menggunakan rumus
g. Menentukan besar gaya sentripetal
Semua persamaan gaya mengikuti hukum Newton
Pada gerak melingkar beraturan menentukan gaya sentri petal percepatannya bisa kita subtitusi dengan percepatan sentripetal
Besar gaya sentripetalnya adalah
h. Menentukan besar tegangan tali
Ilustrasi pada gambar di bawah ini menunjukan arah tegangan tali menuju pusat lingkatan
Untuk menentukan besar tegangan tali kita gunakan hukum Newton yang kedua
Pada gambar gaya yang ada adalah gaya tegangan tali
Kita subtitusi percepatannya dengan percepatan sentripetal
Besar tegangan tali adalah
i. Menentukan jumlah putaran dalam 1 menit
Untuk menentukan banyak putaran dalam satu menit kita ambil data pada jawaban soal bagian c besar kecepatan sudutnya adalah
kemudian harus kita rubah satuannya radian harus dirubah menjadi putaran dan satuan detik menjadi menit
Berikut proses perhitungan mengubah radian perdetik menjadi putaran per detik
Kemudian kita rubah putaran per detik menjadi putaran per menit
Satuan banyaknya putaran per menit sama dengan satuan rpm yang artinya revolution per minute
2. Terdapat dua buah roda A dan roda B yang besarnya berbeda dihubungkan oleh sebuah tali seperti pada gambar di bawawah ini. Tali pada roda berfungsi untuk membuat roda B ikut berputar jika roda A di putar dan sebaliknya. Besar jari-jari roda A 10 cm, jari-jari roda B 5 cm, roda A berputar dengan besar kecepatan konstan 4 m/s. Tentukanlah :
a. Besar kecepatan roda B
b. Besar kecepatan sudut roda B
c. Besar kecepatan sudut roda A
d. frekuensi roda A
e. frekuensi roda B
Jawab
a. Menentukan besar kecepatan roda B
Untuk bentuk hubungan roda-roda seperti pada gambar soal besar kecepatan roda A akan sama dengan besar kecepatan roda B maka
Besar kecepatan roda B adalah
b. Menentukan besar kecepatan sudut roda B
Besar kecepatan sudut bisa dihitung dengan rumus
c. Menentukan besar kecepatan sudut roda A
Untuk menghitung besar kecepatan sudut roda A menggunakan rumus yang sama dengan bahasan jawaban soal b
Besar kecepatan sudut roda A adalah
d. Menentukan besar frekuensi roda A
untuk menentukan besar frekuensi putaran roda bisa kita gunakan rumus
Kita bisa gunakan rumus yang sama dengan bahasan soal d untuk menentukan besar frekuensi roda B
besar frekuensi roda B adalah
3. Dua buah roda A dan Roda B disusun saling bersinggungan seperti pada gambar soal di bawah ini. Keadaan roda dibuat dalam kondisi saling bergesekan yang artinya jika roda a diputar akan menyebabkan roda B ikut berputar demikian juga jika dilakukan kebalikannya jika roda B diputar roda A akan ikut berputar. Diketahui roda A diputar dengan besar kecepatan 4 m/s, jari-jari roda A 12 cm dan jari-jari roda B 8 cm. Besar kecepatan sudut roda A dan roda B adalah ?
Jawab
Pertama kita tentukan dulu besar kecepatan sudut roda A dengan menggunakan rumus
Rubah satuan jari-jari dari cm menjadi m
Besar kecepatan sudut roda A adalah
Menentukan besar kecepatan sudut roda A
Untuk kondisi dua buah roda yang bersinggungan seperti pada gambar soal akan memiliki besar kecepatan yang sama
Menghitung besar kecepatan sudut roda B adalah
Besar kecepatan sudut roda B adalah
4. Dua buah roda A dan roda B disusun seperti pada gambar di bawah ini. Diketahui roda A diputar dengan besar kecepatan 4 m/s, jari-jari roda A 12 cm dan jari-jari roda B 8 cm. Tentukan :
a. Besar kecepatan sudut roda A
b. Besar kecepatan roda B
Jawab
a. Menentukan besar kecepatan sudut roda A
Untuk kondisi hubungan roda-roda seperti pada soal gambar ini akan memiliki besar kecepatan sudut yang sama
Kita bisa menghitung besar kecepatan sudut roda A dengan menggunakan rumus di bawah ini
Besar kecepatan sudut roda A adalah
b. Menentukan besar kecepatan roda B
Besar kecepatan roda B adalah
5. Emapat buah roda terdiri dari roda A, roda B, Roda C dan roda D disusun seperti pada gambar di bawah ini. Roda A berjari-jari 20 cm, roda B berjari-jari 15 cm, roda C berjari-jari 10 cm, dan roda D berjari-jari 12 cm. Jika besar kecepatan roda A 5 m/s, maka besar kecepatan roda D adalah ?
Jawab
Kita lihat dan analisa hubungan antara roda A dan roda B adalah
Kita lihat dan analisa hubungan antara roda B dan roda C adalah
Kemudian bisa kita rubah persamaan di atas menjadi
Kita bisa dapatkan persamaanbesar kecepatan roda C adalah
Kita lihat dan analisa hubungan antara roda D dan roda C adalah
Karena besar kecepatan roda D dan roda C sama, maka persamaan roda C bisa kita subtitusi menjadi
Besar kecepatan roda B sama dengan besar kecepatan roda A maka
Besar kecepatan roda D adalah
No comments:
Post a Comment