Gambar 7.1 Sebuah benda bergerak dalam lingkaran yang pusatnya terletak pada garis lurus

dokumen-dokumen yang mirip
BAHAN AJAR FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER GENAP MATERI : DINAMIKA ROTASI

momen inersia Energi kinetik dalam gerak rotasi momentum sudut (L)

Statika. Pusat Massa Dan Titik Berat

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

DEPARTMEN IKA ITB Jurusan Fisika-Unej BENDA TEGAR. MS Bab 6-1

FIsika DINAMIKA ROTASI

4 I :0 1 a :4 9 1 isik F I S A T O R A IK M A IN D

Satuan dari momen gaya atau torsi ini adalah N.m yang setara dengan joule.

a. Hubungan Gerak Melingkar dan Gerak Lurus Kedudukan benda ditentukan berdasarkan sudut θ dan jari jari r lintasannya Gambar 1

FISIKA XI SMA 3

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN

Gerak rotasi: besaran-besaran sudut

GERAK BENDA TEGAR. Kinematika Rotasi

Fisika Umum (MA101) Kinematika Rotasi. Dinamika Rotasi

Contoh Soal dan Pembahasan Dinamika Rotasi, Materi Fisika kelas 2 SMA. Pembahasan. a) percepatan gerak turunnya benda m.

BENDA TEGAR FISIKA DASAR (TEKNIK SISPIL) Mirza Satriawan. menu. Physics Dept. Gadjah Mada University Bulaksumur, Yogyakarta

SOAL SOAL FISIKA DINAMIKA ROTASI

Dari gamabar diatas dapat dinyatakan hubungan sebagai berikut.

C. Momen Inersia dan Tenaga Kinetik Rotasi

Saat mempelajari gerak melingkar, kita telah membahas hubungan antara kecepatan sudut (ω) dan kecepatan linear (v) suatu benda

MAKALAH MOMEN INERSIA

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

(translasi) (translasi) Karena katrol tidak slip, maka a = αr. Dari persamaan-persamaan di atas kita peroleh:

Bab 6 Momentum Sudut dan Rotasi Benda Tegar

MATERI PELATIHAN GURU FISIKA SMA/MA

BAB IX MEKANIKA BENDA TEGAR

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 5 MOMEN INERSIA

BAB IV HASIL PENELITIAN

bermassa M = 300 kg disisi kanan papan sejauh mungkin tanpa papan terguling.. Jarak beban di letakkan di kanan penumpu adalah a m c m e.

v adalah kecepatan bola A: v = ωr. Dengan menggunakan I = 2 5 mr2, dan menyelesaikan persamaanpersamaan di atas, kita akan peroleh: ω =

KINEMATIKA. Fisika. Tim Dosen Fisika 1, ganjil 2016/2017 Program Studi S1 - Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro - Universitas Telkom

GERAK ROTASI. Hoga saragih. hogasaragih.wordpress.com

5. Tentukanlah besar dan arah momen gaya yang bekerja pada batang AC dan batang AB berikut ini, jika poros putar terletak di titik A, B, C dan O

BAB 1 Keseimban gan dan Dinamika Rotasi

BAB 13 MOMEN INERSIA Pendahuluan

Nama : Mohammad Syaiful Lutfi NIM : D Kelas : Elektro A

Pembahasan UAS I = 2/3 m.r 2 + m.r 2 = 5/3 m.r 2 = 5/3 x 0,1 x (0,05) 2

SOAL DINAMIKA ROTASI

KINEMATIKA GERAK 1 PERSAMAAN GERAK

3.6.1 Menganalisis momentum sudut pada benda berotasi Merumuskan hukum kekekalan momentum sudut.

FISIKA UNTUK UNIVERSITAS JILID I ROSYID ADRIANTO

BAB 3 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Kinematika Gerak KINEMATIKA GERAK. Sumber:

Bab VI Dinamika Rotasi

BAB 3 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

dengan g adalah percepatan gravitasi bumi, yang nilainya pada permukaan bumi sekitar 9, 8 m/s².

SP FISDAS I. acuan ) , skalar, arah ( ) searah dengan

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

Momen Inersia. distribusinya. momen inersia. (karena. pengaruh. pengaruh torsi)

KHAIRUL MUKMIN LUBIS IK 13

Momen inersia yaitu ukuran kelembapan suatu benda untuk berputar. Rumusannya yaitu sebagai berikut:

Jawaban Soal OSK FISIKA 2014

Fisika Dasar 9/1/2016

BAB. 6 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBAGAN BENDA TEGAR A. MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

GERAK LURUS Standar Kompetensi Menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik.

Pembahasan UAS I = 2/3 m.r 2 + m.r 2 = 5/3 m.r 2 = 5/3 x 0,1 x (0,05) 2

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

Diferensial Vektor. (Pertemuan III) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

BAB III GERAK MELINGKAR BERATURAN DAN GERAK MELINGKAR BERUBAH BERATURAN

A. Pendahuluan. Dalam cabang ilmu fisika kita mengenal MEKANIKA. Mekanika ini dibagi dalam 3 cabang ilmu yaitu :

GURUMUDA.COM. KONSEP, RUMUS DAN KUNCI JAWABAN ---> ALEXANDER SAN LOHAT 1

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

III. KINEMATIKA PARTIKEL. 1. PERGESERAN, KECEPATAN dan PERCEPATAN

GERAK MELINGKAR BERATURAN

Pengertian Momen Gaya (torsi)- momen gaya.

Jadi momentum anguler adalah jumlah momen dari momentum linear jika sumbu putar sistem berhimpit.

Dinamika Rotasi 1. Dua bola bermassa m 1 = 2 kg dan m 2 = 3 kg dihubungkan dengan batang ringan tak bermassa seperti pada gambar.

V. MOMENTUM DAN IMPULS

GuruMuda.Com. Konsep, Rumus dan Kunci Jawaban ---> Alexander San Lohat 1

PENGARUH PERBEDAAN PANJANG POROS SUATU BENDA TERHADAP KECEPATAN SUDUT PUTAR

PAPER FISIKA DASAR MODUL 7 MOMEN INERSIA

DAFTAR ISI. BAB 2 GRAVITASI A. Medan Gravitasi B. Gerak Planet dan Satelit Rangkuman Bab Evaluasi Bab 2...

SELEKSI OLIMPIADE NASIONAL MIPA PERGURUAN TINGGI (ONMIPA-PT) 2014 TINGKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA BIDANG FISIKA

Pembahasan a. Kecepatan partikel saat t = 2 sekon (kecepatan sesaat) b. Kecepatan rata-rata partikel saat t = 0 sekon hingga t = 2 sekon

Pelatihan Ulangan Semester Gasal

MODUL. DINAS PENDIDIKAN PEMUDA DAN OLAHRAGA KOTA MATARAM SMA NEGERI 1 MATARAM JL. PENDIDIKAN NO. 21 TELP/Fax. (0370) MATARAM

Treefy Education Pelatihan OSN Online Nasional Jl Mangga III, Sidoarjo, Jawa WhatsApp:

Kinematika. Gerak Lurus Beraturan. Gerak Lurus Beraturan

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 2 PESAWAT ATWOOD

Hak Cipta Dilindungi Undang-undang SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2016 TINGKAT KABUPATEN / KOTA FISIKA.

BAB II LANDASAN TEORI. A. Tinjauan Pustaka. 1. Vektor

SOAL DAN PEMBAHASAN FINAL SESI II LIGA FISIKA PIF XIX TINGKAT SMA/MA SEDERAJAT

SILABUS ROTASI BENDA TEGAR UNTUK SMU KELAS 2 SEMESTER 2. Disusun Oleh SAEFUL KARIM

Mengukur Kebenaran Konsep Momen Inersia dengan Penggelindingan Silinder pada Bidang Miring

r = r = xi + yj + zk r = (x 2 - x 1 ) i + (y 2 - y 1 ) j + (z 2 - z 1 ) k atau r = x i + y j + z k

BAB DINAMIKA ROTASI DAN KESEIMBANGAN BENDA TEGAR

Osilasi Harmonis Sederhana: Beban Massa pada Pegas

Bab 5 Puntiran. Gambar 5.1. Contoh batang yang mengalami puntiran

Diktat Fisika XI-1 Damriani. Dra. Damriani SMAN 3 Bandar Lampung 2008

SOAL DAN PEMBAHASAN FINAL SESI I LIGA FISIKA PIF XIX TINGKAT SMA/MA SEDERAJAT PAKET 1

Antiremed Kelas 10 FISIKA

Kumpulan soal-soal level Olimpiade Sains Nasional: solusi:

2.2 kinematika Translasi

FISIKA DASAR MIRZA SATRIAWAN

Latihan I IMPULS MOMENTUM DAN ROTASI

RENCANA PEMBELAJARAN GERAK ROTASI UNTUK SMU KELAS 2 SEMESTER 2. Disusun Oleh SAEFUL KARIM

Pembahasan OSP Fisika Tahun 2018 Oleh Ahmad Basyir Najwan

VII. MOMENTUM LINEAR DAN TUMBUKAN

1/32 FISIKA DASAR (TEKNIK SIPIL) KINEMATIKA. menu. Mirza Satriawan. Physics Dept. Gadjah Mada University Bulaksumur, Yogyakarta

DINAMIKA. Massa adalah materi yang terkandung dalam suatu zat dan dapat dikatakan sebagai ukuran dari inersia(kelembaman).

Transkripsi:

BAB 7. GERAK ROTASI 7.1. Pendahuluan Gambar 7.1 Sebuah benda bergerak dalam lingkaran yang pusatnya terletak pada garis lurus Sebuah benda tegar bergerak rotasi murni jika setiap partikel pada benda tersebut bergerak dalam lingkaran yang pusatnya terletak pada garis lurus yang disebut sumbu rotasi. FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.1

7.2. Kecepatan Sudut Dan Percepatan Sudut y P r θ O x Gambar 7.2 Benda pejal yang melakukan gerak rotasi murni Gambar di atas memperlihatkan sebuah benda pejal yang melakukan gerak rotasi murni dengan sumbu tetap (sumbu z) yang tegak lurus bidang xy. Setiap partikel mengalami gerak rotasi terhadap titik O. Oleh karena itu untuk menyatakan posisi titik P lebih baik digunakan koordinat polar (r,θ). Dalam keadaan ini, r tetap konstan dan yang berubah adalah θ. Bila partikel bergerak dari θ = 0 rad ke titik P partkel telah menempuh lintasan sejauh panjang busur s, dimana : s = r θ atau θ = s/r dimana θ dalam radian ( 2π rad = 360 o atau 1 rad 57,3 o ) FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.2

Q t2 P t1 Gambar 7.3 Partikel bergerak dari titik P ke Q Partkel bergerak dari P ke Q dalam selang waktu t (= t 2 - t 1 ) telang menyapu sudut θ (=θ 2 - θ 1 ), maka kecepatan sudut rata-rata partikel adalah : θ 2 - θ 1 t 2 - t 1 θ t kecepatan sudut sesaat adalah ω = lim θ/ t = dθ/dt t 0 Catatan : setiap partikel pada benda tersebut akan mempunyai kecepatan sudut yang sama. Jika kecepatan sudut sesaat dari benda tersebut berubah dari ω 1 ke ω 2 dalam selang waktu t, maka percepatan sudut rata-rata dari benda tersebut adalah ω 2 - ω 1 t 2 - t 1 ω t FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.3

dan percepatan sudut sesaatnya adalah : α = lim ω/ t = dω/dt t 0 Untuk rotasi dengan sumbu tetap, setiap patikel pada benda pejal tersebut mempunyai kecepatan sudut yang sama dan percepatan sudut yang sama. Jadi ω dan α merupakan karakteristik keseluruhan benda pejal tersebut. Arah dari ω dapat dicari dengan aturan arah maju sekrup putar kanan. dan arah α sama dengan arah dω/dt yang sama dengan arah ω bila dipercepat dan berlawanan dengan arah ω bila diperlambat. 7.3. Gerak Rotasi Dengan Percepatan Sudut Konstan. Untuk mendapatkan persamaan gerak rotasi, kita mengambil langsung persamaan gerak yang sudah diperoleh pada gerak translasi : (1). ω = ω o + αt (2).θ = θ o + 1/2 (ω + ω o )t (3). θ = θ o + ω o t + 1/2α t 2 (4).ω 2 2 = ω o + 2α (θ - θ o ) FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.4

7.4 Hubungan Antara Kinematika Linear Dan Kinematika Rotasi Dari Partikel Yang Bergerak Melingkar. Gambar 7.4 Panjang lintasan yang ditempuh partikel Panjang lintasan yang telah ditempuh partikel adalah s dan sudut yang telah disapu θ. Jari-jari lintasan partikel adalah r yang berharga konstan. s = θ r bila dideferensialkan terhadap t, diperoleh : ds/dt = dθ/dt. r Kecepatan linear partikel : v = ω r bila dideferensialkan sekali lagi terhadap t : dv/dt = dω/dt. r Percepatan tangensial partkel : a t = α r Pada saat tersebut partikel bergerak melingkar maka partikel juga mendapat percepatan sentripetal (radial) FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.5

a t a a r a r = v 2 /r a r = ω 2 r Percepatan total partikel : a = a r 2 + a t 2 7.5. Torsi Pada Sebuah Partikel. y Fsinθ F θ r r sin θ x Torsi oleh gaya F pada sebuah partikel didefinisikan τ = r x F Besarnya torsi τ = r F sinθ rumusan ini dapat diubah menjadi τ = r (F sinθ) = r F FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.6

Atau τ = F (r sinθ) = F r dimana F adalah : komponen F yang tegak lurus r dan r adalah : komponen r yang tegak lurus F 7.6 Momentum Sudut Pada Sebuah Partikel y p sin θ p θ r r sin θ x Momentum sudut pada sebuah partikel didefinisikan l = r x p, dengan p = mv Besarnya momentum sudut l = r p sin θ rumusan ini dapat diubah menjadi l = r (p sinθ) = r p atau l = p (r sinθ) = p r FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.7

dimana p adalah : komponen p yang tegak lurus r dan r adalah : komponen r yang tegak lurus p Dari definisi momentum sudut l = r x p, bila dideferensialkan diperoleh : dl/dt = d (r x p)/dt dl/dt = (r x dp/dt) + (dr/dt x p) dl/dt = (r x F) + (v x mv) diperoleh dl/dt = τ dp/dt = F Laju perubahan momentum sudut terhadap waktu sebesar torsi yang bekerja pada partikel tersebut 7.7. Tenaga Kinetik Rotasi Dan Kelembaman Rotasi FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.8

Sebuah benda melakukan gerak rotasi terhadap sumbu tetap. Bila kita perhatikan n buah partikel pada benda tersebut energi kinetik dari n buah partikel tersebut adalah : K = 1/2 m 1 v 2 1 + 1/2 m 2 v 2 2 2 +... + 1/2 m n v n karena v = ωr, maka K = 1/2 m 1 ω 2 r 2 1 + 1/2 m 2 ω 2 r 2 2 +... + 1/2 m n ω 2 2 r n 2 K = 1/2 ( m 1 r 1 ) ω 2 Energi kinetik rotasi benda : 1/2 mv 2 K = 1/2 I ω 2 K = dimana I = m i r i 2 adalah momen kelembaman rotasi atau momen inersia sistem partikel tersebut. Momen inersia ini tergantung pada : a. distribusi/bentuk massa/benda tersebut. b. sumbu rotasi. Untuk benda-benda kontinu momen inersia dapat dicari dari : FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.9

I = r 2 dm dm r Untuk benda-benda tertentu momen inersianya dapat dilihat dalam tabel. Bila sumbu putar bergeser sejauh h dari sumbu putar yang melalui pusat massa, maka momen inersianya menjadi : I = I pm + Mh 2 dimana : I pm adalah momen inersia dengan sumbu yang melalui pusat massa. M adalah massa total benda. FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.10

7.8. Dinamika Rotasi Benda Tegar Sebuah benda berotasi dengan sumbu putar adalah sumbu z. Sebuah gaya F bekerja pada salah satu partikel di titik P pada benda tersebut. Torsi yang bekerja pada partikel tersebut adalah : τ = r x F Arah torsi τ searah dengan sumbu z. Setelah selang waktu dt partikel telah berputar menempuh sudut dθ dan jarak yang ditempuh partikel ds, dimana ds = r dθ Usaha yang dilakukan gaya F untuk gerak rotasi ini dw = F. ds dw = F cos φ ds dw = (F cos φ) (r dθ) FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.11

dw = τ dθ dw = F. ds Laju usaha yang dilakukan (daya) adalah : dw/dt = τ dθ/dt P = τ ω P = F v Untuk benda yang benar-benar tegar, tidak ada disipasi tenaga, sehingga laju dilakukannya usaha pada benda tegar tersebut sama dengan laju pertambahan tenaga kinetik rotasinya. dw/dt = dk/dt dw/dt = d(1/2 I ω 2 )/dt τ ω τ ω τ ω = 1/2 I dω 2 /dt = Iω dω/dt = Iω α τ = I α F = m a 7.9. Menggelinding FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.12

Misalkan sebuah silinder menggelinding pada bidang datar. Pusat massa silinder bergerak dalam garis lurus, sedang titik-titik yang lain lintasannya sangat komplek (cycloid). Bila jari-jari silinder R, saat silinder telah berputar sejauh θ, pusat massa telah bergeser sejauh s = Rθ. Oleh karena kecepatan dan percepatan linear dari pusat massa dapat dinyatakan : v pm = Rω a pm = Rα Relatif terhadap permukaan dimana silinder menggelinding, pusat massa mempunya kecepatan v pm dan titik P mempunyai kecepatan 2v pm dan kecepatan titik P adalah 0, sehingga titik P dapat dipandang sebagai sumbu putar sesaat silinder yang sedang menggelinding. Energi kinetik silinder yang menggelinding tersebut adalah : K = 1/2 I P ω 2 = 1/2 ( I pm + MR 2 ) ω 2 = 1/2 I pm ω 2 + 1/2 MR 2 ω 2 K = 1/2 I pm ω 2 2 + 1/2 Mv pm Tampak pada ruas kanan, suku pertama menyatakan energi kinetik rotasi murni dengan sumbu melalui pusat massa, dan suku kedua menyatakan energi kinetik gerak translasi murni dengan FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.13

kecepatan pusat massanya. Jadi gerak menggelinding dapat dipandang sebagai gabungan gerak rotasi murni dan gerak translasi murni. 7.10. Rotasi Dan Dinamika Rotasi Dalam penyelesaian soal rotasi benda tegar perlu diperhatikan dua hal yaitu: 1. GAYA sebagai penyebab dari perubahan gerak translasi (ΣF = m.a) 2. MOMEN GAYA atau MOMEN KOPEL sebagai penyebab dari perubahan gerak rotasi (Σ = I. ) MOMEN GAYA () adalah gaya kali jarak/lengan. Arah gaya dan arah jarak harus tegak lurus. Untuk benda panjang: Untuk benda berjari jari: = F. l = F. R = I. F = gaya penyebab benda berotasi A = Fy. l = F. sin. l R = jari-jari I = lengan gaya terhadap sumbu I = m. R 2 = momen inersia benda a = percepatan sudut / angular Gbr. Momen Gaya FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.14

MOMEN INERSIA BEBERAPA BENDA No. Gambar Nama Momen Inertia 1. Batang silinder, poros melalui pusat I = M.l2/12 2. Batang silinder, poros melalui ujung I = M.l2/3 3. Pelat segi empat, poros melalui pusat I = M.(a2 + b2)/2 4. Pelat segi empat tipis, poros sepanjang tepi I = M.a/3 5. Silinder berongga I = M (R12 + R22)/2 6. Silinder pejal I = M.R2/2 FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.15

7. Silinder tipis berongga I = M.R2 8. Bola pejal I = 2 M.R2/5 9. Bola tipis berongga I = 2 M.R2/3 HUBUNGAN GERAK TRANSLASI DENGAN GERAK ROTASI Gerakan Rotasi Gerak Rotasi Hubungannya Pergeseran Linier S Pergeseran Sudut S =. R Kecepatan Linier V = ds/dt Kecepatan Sudut w = d/dt v = w. R Percepatan Linier A = dv/dt Percepatan Sudut = dw/dt a =. R Gaya F = m.a Momen Gaya (Torsi) = I = F. R Energi Kinetik Ek = ½ m Energi Ek = ½ I - FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.16

v2 Kinetik w2 Daya P = F.v Daya P = w - Momentum Linier P = m.v Momentum Sudut L = P R L = P R Usaha W = F.s Usaha W = - FISIKA 1/ Asnal Effendi,M.T. 7.17