MODUL FISIKA SMA Kelas 10

Transkripsi

1 SMA Kelas 0 A. Gerak Melingkar Beraturan Suatu partikel dikatakan melakukan gerak melingkar beraturan apabila lintasan partikel berupa lingkaran dengan besar kecepatan sudutnya tetap. Ciri-ciri gerak melingkar beraturan sebagai berikut. Besar kelajuan linearnya tetap. Besar kecepatan sudutnya tetap. Besar percepatan sentripetalnya tetap (arah menuju pusat lingkaran). Lintasannya berupa lingkaran. B. Besaran-Besaran pada Gerak Melingkar Beraturan Periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu kali putaran penuh. Satuan periode adalah sekon, menit, atau jam. Periode dinyatakan dengan rumus: T = t n Hubungan Periode dengan Frekuensi T = t n f = n t Kecepatan sudut (ω) adalah sudut yang ditempuh selama satu putaran. ω = 2π t T = f = 2πf Kecepatan sudut dinyatakan dalam satuan rad/s Besar sudut yang ditempuh oleh partikel selama t sekon dalam gerak melingkar beraturan: θ = ωt atau f = t Dengan t = lamanya berputar (s, menit, jam) n = banyak putaran T = periode (s) Frekuensi (f) adalah banyaknya putaran yang dilakukan tiap satuan waktu t = lama berputar (s) θ = sudut yang ditempuh selama t sekon (rad) Kecepatan linear (v) adalah adalah kecepatan partikel untuk mengelilingi lingkaran yang arahnya selalu menyinggung ski lingkaran. f = n t Frekuensi dinyatakan dalam satuan Hz, khz, atau MHz. v = 2πR = 2πfR t v = ωr

2 SMA KELAS 0 dengan: R = jari-jari lingkaran (m, cm, km) ω = kecepatan sudut (rad/s) v = kecepatan linear (m/s, cm/s, km/jam) Jika dua buah lingkaran saling bersinggungan atau dihubungkan dengan tali bergerak melingkar maka V A = V B ω A R A = ω B R B Percepatan sentripetal (a s) adalah percepatan yang terjadi akibat arah kecepatan linear selalu berubah dengan arah selalu menuju pusat lingkaran. Jika R A > R B maka ω A < ω B as = v2 R = ω2 R a s = percepatan sentripetal (m/s 2, cm/s 2 ) Satuan lain dari kecepatan sudut sebagai berikut. rpm (rotasi per menit) = 2π rad/s 60 rps (rotasi per sekon = 2π rad/s = 2π rad/s putaran = 2π rad = 360 C. Penerapan Gerak Melingkar Beraturan (GMB) Hubungan dua roda a. Untuk dua roda yang sepusat Jika dua lingkaran sepusat bergerak melingkar maka ω A = ω B V A R A = V B R B b. Untuk dua roda yang bersinggungan atau dihubungkan dengan tali 2

3 SMA Kelas 0 Pilihlah satu jawaban yang paling tepat dengan memberi tanda silang (X) pada salah satu huruf a, b, c, d, atau e.. Sebuah partikel bergerak melingkar beraturan dengan melakukan 420 putaran tiap menit. Jika jari-jari lintasannya 20 cm, maka kecepatan linearnya adalah... a.,4 π m/s b. 2,8 π m/s c. 7 π m/s d. 4 π m/s e. 28 π m/s 2. Jika sebuah benda melakukan gerak melingkar beraturan maka... a. kecepatan linearnya tetap b. gaya sentripetal berubah c. lajunya tetap d. percepatan sentripetal tetap e. percepatan angulernya tetap 3. Suatu titik materi melakukan gerak melingkar beraturan, ternyata tiap menit melakukan 300 putaran. Jika jari-jari lintasannya 40 cm maka besar percepatan sentripetalnya adalah... a. 4 π m/s 2 b. 4 π 2 m/s 2 c. 40 π m/s 2 d. 40 π 2 m/s 2 e. 400 π 2 m/s 2 4. Perbandingan kecepatan sudut jarum penunjuk jam, menit, dan sekon pada suatu jam dinding adalah... a. : 6 : 2 b. : 2 : 8 c. : 2 : 36 d. : 2 : 360 e. : 2 : Dua buah roda A dan B saling bersinggungan. Jika kecepatan sudut roda B = 30 rad/s dan jari-jari roda A = jari-jari roda B, maka besar kecepatan roda A adalah... a. 80 rad/s b. 200 rad/s c. 220 rad/s d. 220 rad/s e. 240 rad/s 6. Suatu partikel bergerak melingkar beraturan dengan melakukan 300 putaran tiap menit. Jika jari-jari lintasannya 20 cm, maka kecepatan linearnya adalah... a.,5 π m/s b. 2,0 π m/s c. 5 π m/s d. 20 π m/s e. 200 π m/s 7. Sebuah partikel bergerak melingkar beraturan dengan melakukan 420 putaran tiap menit. Frekuensi gerak partikel tersebut adalah... a. 420 Hz b. 20 Hz c. 70 Hz d. 7 Hz e. 6 Hz 8. Sebuah titik partikel bergerak melingkar beraturan sebanyak 300 putaran tiap menit. Jika jari-jari lintasannya 0 cm, maka percepatan sentripetalnya adalah... a. 0 π 2 m/s 2 b. 0 π m/s 2 c. 0 m/s 2 d. 00 π 2 m/s 2 e. 00 π m/s 2 9. Dua buah roda A dan B saling ber-singgungan. Jika jari-jari roda A dan B masing-masing 50 cm dan 40 cm, maka perbandingan kecepatan sudut roda A dengan roda B adalah... a. 5 : 4 b. 4 : 5 c. 2 : 5 d. 5 : 2 e. 20 : 0. Tiga buah roda disusun seperti gambar berikut. Jika kecepatan sudut roda A = 0 rad/s dan jari-jari roda A, B, dan C masing-masing 5 cm, 0 cm, dan 30 cm maka kecepatan linear roda C adalah... a. m/s b. 2 m/s c. 3 m/s d. 4 m/s e. 5 m/s. Roda yang jari-jarinya 20 cm berputar secara beraturan sehingga menempuh 20 putaran tiap menit. Kecepatan linear suatu titik di tepi roda itu adalah... a. 0,8 π m/s b. 4,8 π m/s c. 2 π m/s d. 24 π m/s e. 48 π m/s 3

4 SMA KELAS 0 2. Dua buah roda A dan B saling bersinggungan seperti gambar di bawah ini. 4 Jika jari-jari roda B dua kali jari-jari roda A dan roda A berputar dengan kecepatan sudut 20 rad/s maka kecepatan sudut roda B adalah... a. 0 rad/s b. 5 rad/s c. 20 rad/s d. 30 rad/s e. 45 rad/s 3. Sebuah benda dengan jari-jari R, kecepatan sudut w, dan percepatan sentripetal 4 m/s 2 melakukan gerak melingkar. Jika kecepatan sudutnya setengah dari semula dan percepatan sentripetalnya menjadi 2 m/s 2 maka jari-jari lingkarannya menjadi... a. /8 R b. /4 R c. /2 R d. R e. 2R 4. Dua buah roda A dan B dihubungkan dengan tali dengan jari-jari masing-masing 20 cm dan 5 cm seperti gambar berikut. Jika kecepatan linear roda B 4 cm/s maka perbandingan kecepatan sudut roda B dengan roda A adalah... a. : 4 b. 4 : c. 4 : 5 d. 5 : 4 e. : 5 5. Sebuah partikel bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 20 cm. Jika dalam satu menit melakukan 20 putaran maka percepatan sentripetal partikel tersebut adalah... a. 320 π 2 m/s 2 b. 32 π 2 m/s 2 c. 6 π 2 m/s 2 d. 3,2 π 2 m/s 2 e. 0,32 π 2 m/s 2 6. Sebuah partikel bergerak melingkar sebanyak 20/π rpm. Kecepatan sudut partikel adalah... a. 4 rad/s b. 4 π rad/s c. 4/π rad/s d. 2 rad/s e. 2 π rad/s 7. Suatu partikel bergerak melingkar beraturan dengan frekuensi 50 Hz dan jari-jari lintasan 20 cm. Kecepatan sudut partikel adalah... a. 2 π rad/s b. 5 π rad/s c. 40 π rad/s d. 00 π rad/s e..000 π rad/s 8. Sebuah benda bergerak dengan kelajuan konstan y melalui lintasan yang berbentuk lingkaran berjari-jari R dengan percepatan sentripetal (a s). Agar percepatan sentripetal menjadi dua kali dari sermula maka... a. v dijadikan 4 kali dan R dijadikan duakali semula b. v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 4 kali sernula c. v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 2 kali semula d. v tetap dan R dijadikan 2 kali semula e. v dijadikan 2 kali semula dan R tetap 9. Dua buah roda P dan Q saling ber-singgungan. Jika jan-jan roda P dan Q masing-masing 30 cm dan 0 cm maka perbandingan kecepatan sudut roda P dan Q adalah... a. 3: b. :3 c. 30: d. 0:3 e. : Perhatikan pernyataan-pernyataan tentang gerak melingkar beraturan berikut ini.. Kecepatan sudutnya sebanding dengan frekuensi. 2. Kecepatan linearnya sebanding dengan kecepatan sudut. 3. Kecepatan sudut sebanding dengan periode. Pernyataan di atas yang benar adalah.... a. saja b. l dan 2 c. 2 saja d. 2dan3 e. 3 saja

5 SMA Kelas 0 2. Sebuah benda yang rnassanya 0 kg bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan 4 rn/s. Jika jari-jari lingkaran 50 cm rnaka:. Frekuensi putarannya 4 π Hz 2. Percepatan sentnipetal 32 rn/s2 3. Periode 4π s Pernyataan tersebut yang benar adalah.... a. l, 2, dan 3 b. dan 2 c. 2 dan 3 d. l dan 3 e. saja 22. Sebuah benda bergerak rnelingkar beraturan dengan jan-jan 6 meter. Jikadalam 2 menit benda melakukan 6 kali putaran rnaka kecepatan linear benda tersebut adalah.... a. 0,8 π m/s b. l,0 π m/s c.,2 π m/s d.,4 π m/s e. l,6 π m/s 23. Dua buah roda A dan B rnernpunyaijari-jari20 cm dan 30 cm saling bersinggungan. Jika roda A berputar dengan kecepatansudut 5 rad/s rnaka kecepatan sudutroda B adalah.... a. 30 rad/s b. 25 rad/s c. 20 rad/s d. 5 rad/s e. 0 rad/s 24. Dua buah roda A dan B saling bersing gungan. Jika jan-jan roda A = 25 cm, jan-jan roda B = 20 cm, dan jika V A 5 cm/s maka perbandingan ω A dengan ω B adalah.... a. 4:5 b. 5:4 c. :5 d. 5: e. 4: 25. Dan sistem roda-roda berikut R A 5 cm,r B 20 cm, dan R C = 25 cm. Jika roda Adan B dipasang pada sumbu yang sama,maka perbandingan kecepatan sudutroda A dengan kecepatan sudut roda C adalah... a. 5:4 b. 5: c. 4:5 d. 4: e. :5 26. Sebuah kipas angin berputar dengan kecepatan sudut 300 rpm. Kelajuan linear baling-baling kipas angin yang berjari-jari 20 cm adalah.... a. 200 π m/s b. 20 π m/s c. 2π m/s d. 0,2 π m/s e. 0,2 π m/s 27. Partikel yang terletak pada roda sepeda yang sedang berputar memiliki kelajuan linear terbesar jika berada di.... a. pusat b. tengah c. tepi d. dalam e. luar 28. Seorang pengendara mengitari suatu lapangan berdiameter 20 m. Jika kelajuan motornya 20 m/s, maka percepatan sentripetal orang tersebut adalah.... a. 50 m/s 2 b. 50 π 2 m/s 2 c. 40 m/ s 2 d. 40 π 2 m/s 2 e. 20 m/s Sebuah piringan hitam berputar dengan kecepatan 600 rpm. Jika jan-jan piringan 5 cm maka percepatan sentripetalnya adalah... a π 2 m/s 2 b. 200 π 2 m/s 2 c. 20 π 2 m/s 2 d. 2 π 2 m/s 2 e. 0,2 π 2 m/s Sebuah roda kendaraan bermotor ber-putar dengan 300 putaran tiap menit. Jika diameter roda motor 50 cm maka kecepatan Iinearnya adalah.... a. 500 π m/s b. 50 πm/s c. 5 π m/s d. 0,5 π m/s e. 5 m/s 3. Sebuah partikel bergerak melingkar dengan kelajuan tetap 6,28 rn/s. Jika jari-jari lintasannya 20 cm maka frekuensi putarannya adalah.... a. 20 Hz b. 5 Hz c. 0 Hz d. 5 Hz e. 2,5 Hz 5

6 SMA KELAS Kecepatan bola yang bergerak melingkar sama dengan kecepatan jatuh bebas sebuah benda dan ketinggian setengah jari-jari lingkaran. Percepatan sentripetal bola tersebut adalah.... a. 20 m/s 2 b. 5 m/s 2 c. 0 m/s 2 d. 5 m/s 2 e. 2,5 m/s Jika frekuensi benda yang bergerak melingkar diperbesar4 kali semula maka percepatan sentripetal nya menjadi.... a. 4 kali sernula b. kali semula 4 c. 6 kali semula d. 6 kali semula e. 8 kali semula 34. Sebuah sepeda motor membelok pada tikungan yang berbentuk busur lingkaran dengan jan-jan 0 m. Jika percepatan sentnipetalnya 2,5 rn/s2 maka kecepatan motor terbesar agar motor tidak slip adalah... a. 25 m/s b. 20 m/s c. 0 m/s d. 5m/s e. 0,25 m/s 35. Dua buah roda A dan B bersinggungan. Jika janjan roda A dan B masing-rnasing 0 cm dan 20 cm dan frekuensi roda A = 4 Hz maka kecepatan sudut roda B adalah.... a. 22 rad/s b. 33 rad/s c. 44 rad/s d. 66 rad/s e. 88 rad/s 6