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

dokumen-dokumen yang mirip
SOAL DINAMIKA ROTASI

SOAL SOAL FISIKA DINAMIKA ROTASI

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

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

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

FISIKA XI SMA 3

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

FIsika DINAMIKA ROTASI

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

Bab 6 Momentum Sudut dan Rotasi Benda Tegar

BAHAN AJAR FISIKA KELAS XI IPA SEMESTER GENAP MATERI : DINAMIKA ROTASI

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

C. Momen Inersia dan Tenaga Kinetik Rotasi

BAB 3 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

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

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

DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN

Dari gamabar diatas dapat dinyatakan hubungan sebagai berikut.

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

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.

BAB DINAMIKA ROTASI DAN KESEIMBANGAN BENDA TEGAR

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

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

BAB 1 Keseimban gan dan Dinamika Rotasi

Antiremed Kelas 11 FISIKA

BAB 3 DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

Antiremed Kelas 11 FISIKA

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

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

Bab VI Dinamika Rotasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 5 MOMEN INERSIA

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

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

MAKALAH MOMEN INERSIA

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

BAB IV HASIL PENELITIAN

FISIKA UNTUK UNIVERSITAS JILID I ROSYID ADRIANTO

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

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

Pelatihan Ulangan Semester Gasal

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

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

Latihan I IMPULS MOMENTUM DAN ROTASI

Jawaban Soal OSK FISIKA 2014

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

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

MEKANIKA UNIT. Pengukuran, Besaran & Vektor. Kumpulan Soal Latihan UN

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

Uji Kompetensi Semester 1

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

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

Fisika Umum (MA101) Kinematika Rotasi. Dinamika Rotasi

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

GERAK BENDA TEGAR. Kinematika Rotasi

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

Pilihlah jawaban yang paling benar!

3. (4 poin) Seutas tali homogen (massa M, panjang 4L) diikat pada ujung sebuah pegas

Antiremed Kelas 10 FISIKA

Smart Solution TAHUN PELAJARAN 2012/201 /2013. Pak Anang. Disusun Per Indikator Kisi-Kisi UN Disusun Oleh :

K13 Antiremed Kelas 11 Fisika

DINAMIKA (HKM GRK NEWTON) Fisika Dasar / Fisika Terapan Program Studi Teknik Sipil Salmani, ST., MS., MT.

ULANGAN UMUM SEMESTER 1

MATERI PELATIHAN GURU FISIKA SMA/MA

KESEIMBANGAN BENDA TEGAR

BAB I. Penyusun SUMARTI SEKOLAH MENENGAH ATAS. Kata Pengantar. Modul Keseimbangan Benda Tegar 2

BAB 13 MOMEN INERSIA Pendahuluan

Statika. Pusat Massa Dan Titik Berat

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

K13 Revisi Antiremed Kelas 10 Fisika

Tarikan/dorongan yang bekerja pada suatu benda akibat interaksi benda tersebut dengan benda lain. benda + gaya = gerak?????

KINEMATIKA GERAK 1 PERSAMAAN GERAK

Berdasarkan lintasannya, benda bergerak dibedakan menjadi tiga yaitu GERAK MELINGKAR BERATURAN

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

PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap 1 Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA

SILABUS MATA KULIAH FISIKA DASAR

SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2015 TINGKAT PROVINSI

Jika sebuah sistem berosilasi dengan simpangan maksimum (amplitudo) A, memiliki total energi sistem yang tetap yaitu

GMBB. SMA.GEC.Novsupriyanto93.wordpress.com Page 1

KESEIMBANGAN BENDA TEGAR

PHYSICS SUMMIT 2 nd 2014

SOAL SELEKSI OLIMPIADE SAINS TINGKAT KABUPATEN/KOTA 2015 CALON TIM OLIMPIADE FISIKA INDONESIA 2016

BAB 1 BAB II PEMBAHASAN

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

Bagian pertama dari pernyataan hukum I Newton itu mudah dipahami, yaitu memang sebuah benda akan tetap diam bila benda itu tidak dikenai gaya lain.

KHAIRUL MUKMIN LUBIS IK 13

Kumpulan soal-soal level Olimpiade Sains Nasional: solusi:

Dinamika. DlNAMIKA adalah ilmu gerak yang membicarakan gaya-gaya yang berhubungan dengan gerak-gerak yang diakibatkannya.

BAB IX MEKANIKA BENDA TEGAR

SASARAN PEMBELAJARAN

GERAK MELINGKAR B A B

Antiremed Kelas 10 Fisika

GERAK MELINGKAR. = S R radian

Prediksi 1 UN SMA IPA Fisika

Kinematika Gerak KINEMATIKA GERAK. Sumber:

SMA NEGERI 14 JAKARTA Jalan SMA Barat, Cililitan, Kramatjati, Jakarta Timur Tlp

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

1. Sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar.

BAB IV DINAMIKA PARTIKEL. A. STANDAR KOMPETENSI : 3. Mendeskripsikan gejala alam dalam cakupan mekanika klasik sistem diskret (partikel).

Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol

BAB II DASAR TEORI 2.1 Konsep Perencanaan 2.2 Motor 2.3 Reducer

Transkripsi:

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA Dalam gerak translasi gaya dikaitkan dengan percepatan linier benda, dalam gerak rotasi besaran yang dikaitkan dengan percepatan sudut? Besaran yang dikaitkan dengan percepatan sudut adalah MOMEN GAYA. Karena momen gaya menimbulkan gerak rotasi. Kita tinjau sebuah batang yang ringan (massa diabaikan) ujung ) ditekan sebagai pusat lingkaran dan diujung lain terdapat gaya F membentuk sudut θ. Momen gaya ( λ ) didefinisikan : Momen gaya = perkalian gaya dengan lengan momen. LENGAN MOMEN adalah panjang garis yang ditarik dari pusat rotasi tegak lurus ke garis kerja gaya. λ = F. l Sin θ Karena momen gaya adalah besaran vektor maka mempunyai arah. Arah putar searah dengan arah jarum jam diberi tanda POSITIF. Arah putar berlawanan dengan arah jarum jam diberi tanda NEGATIF. MOMEN INERSIA Kita tinjau sebuah benda massa m diikat dengan seutas tali panjangnya l. Kemudian pada benda diberikan gaya F sehingga benda dapat berputar dengan sumbu putar O. Percepatan tangensial yang di dapat oleh benda massa m menurut hukum II Newton : F = m. a t Ruas kiri dan kanan dikalikan dengan r, sehingga diperoleh : F. r = m. a t. r

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat F. r = m. ( α. r ). r F. r = m. r. α m. r disebut dengan MOMEN INERSIA (I) Dengan demikian di dapat : λ = I. α Karena benda terdiri dari komponen-komponen massa kecil. Momen Inersia dari total komponen massa dapat ditulis : I = m. r ENERGI KINETIK ROTASI SEBUAH BENDA. Sekarang bayangkanlah sebuah benda tegar yang berotasi dengan laju sudut ω yang mengelilingi suatu sumbu tetap. Masing-masing partikel yang massanya m 1 1 mempunyai energi kinetik : Ek = mv = m r ω dimana r adalah jarak masing-masing partikel terhadap sumbu rotasi, dengan demikian energi kinetik total (E k total) dapat ditulis : 1 Ek = ( m1r 1 + mr +...) ω Ek = 1 ( Σ m r ) ω mr adalah momen inersia (kelembaman) terhadap sumbu rotasi tertentu. I = m r Jadi besarnya Energi kinetik rotasi total benda adalah : Ek( ) = 1 I total Besarnya momen inersia sebuah benda tergantung dari bentuk benda dan sumbu putarnya. ω MOMEN INERSIA BEBERAPA BENDA TERHADAP SUMBU PUTARNYA. No. Gambar Nama Momen Inersia 1 Batang Kurus terhadap sumbu terhadap pusat dan tegak lurus pada panjangnya. M I = 1

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 3 Batang Kurus terhadap sumbu terhadap sumbu yang melalui salah satu ujungnya dan tegak lurus pada panjangnya. I = M 3 3 Cincin tipis terhadap sumbu silinder. I = 4 Cincin tipis terhadap salah satu diameternya. I = 5 Silinder pejal terhadap sumbu silinder. I = 6 Silinder berongga (atau cincin) terhadap sumbu silinder. M I = R + ( 1 R ) 7 Silinder pejal (atau cakram) terhadap diameter pusat. M I = + 4 1 8 Cincin tipis terhadap salah satu garis singgungnya. I = 3

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 4 9 Bola pejal terhadap salah satu diameternya. I = 5 10 Kulit bola tipis terhadap salah satu diameternya. I = 3 TEOREMA SUMBU SEJAJAR. Tabel momen inersia di atas adalah tabel momen inersia benda yang diputar tepat pada sumbu simetrinya (I o ), bagaimana jika sumbu putarnya digeser? Jika sumbu putar digeser maka momen inersia benda akan berubah, dan dapat digunakan teorema sumbu sejajar. Misal : sebuah batang panjangnya L, sumbu putar ditengah batang (sumbu simetri) digeser ke kiri/ke kanan sebesar x, maka momen inersia benda sebagai berikut : x I o I = I + m. x o MOMENTUM SUDUT (ANGULER) Kita tinjau benda yang massanya m yang berada pada posisi r relatif terhadap titik O dan mempunyai momentum linier p. Momentum sudut L didefinisikan sebagai : L = r Momentum sudut adalah besar vektor yang besarnya adalah : adalah sudut yang dibentuk antara r dan p x p / L/ = / r / / p / sinθ Pada gerak melingkar karena v selalu tegak lurus r melalui O pusat lingkaran maka : L = r. p dan p = m. v jadi : L = m. v. r L = m ( ω. r ) r

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 5 L = m r ω L = I. ω Bila tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda, maka momentum sudut sebuah benda atau suatu sistem adalah konstan (tetap) dan ini disebut HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM ANGULER. L 1 = L I 1. ω 1 = I. ω PERISTIWA MENGGELINDING. * PADA BIDANG HORISONTAL. Sebuah silinder ditarik dengan gaya sebesar F. R = jari-jari silinder. Supaya silinder dapat menggelinding yaitu : melakukan dua macam gerakan translasi dan rotasi maka bidang alasnya haruslah kasar, artinya ada gaya gesekan antara silinder dengan alasnya. Bila bidang alasnya licin, silinder akan tergelincir artinya hanya melakukan gerak translasi saja. Pada peristiwa menggelinding ini akan berlaku persamaan-persamaan : * Gerak Translasi : F - fg = m. a dan N - m.g = 0 * Gerak Rotasi. gaya gesek saja yang dapat menimbulkan momen gaya. λ = I. α λ = fg. R I. α = fg. R Dengan mensubstitusikan kedua persamaan dan harga momen inersia benda maka di dapat percepatan benda pada saat menggelinding.

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 6 * PADA BIDANG MIRING : * Gerak Translasi. * Gerak Rotasi. m. g sin θ - fg = m. a dan N = m. g cos θ λ = I. α λ = fg. R I. α = fg. R Dengan mensubstitusikan kedua persamaan di atas dan memasukkan nilai momen inersia di dapat percepatan benda saat menggelinding turun dari bidang miring. Contoh 1. Sebuah batang panjangnya meter dengan poros diujung batang, batang dalam keadaan horizontal kemudian dilepaskan. Jika g = 10 m/s a. hitunglah pecepatan sudut pada saat dilepaskan. b. Hitunglah percepatan sudut pada saat batang berada 30 o dari mula-mula. c. Hitunglah percepatan sudut batang pada saat keadaannya vertical. Contoh. Sebuah benda massanya kg dihubungkan dengan sebuah tali dan Dililitkan pada katrol yang massanya kg, jika g = 10 m/s. Hitunglah percepatan benda dan gaya tegangan tali.

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 7 Contoh 3. Contoh 4a. A A Massa A = 3 kg Massa B = kg Massa katrol diabaikan. Hitunglah percepatan dan gaya B Tegangan tali jika g = 10 m/s Contoh 4b. B gaya m/s A Massa A = 3 kg Massa B = kg Massa katrol = kg Hitunglah percepatan dan Tegangan tali jika g = 10 Contoh 4. Contoh 5a. A B Massa A = massa B = 5 kg. tg α = 0,75 µ k = 0, Contoh 5a. Massa A = massa B = 5 kg. tg α = 0,75 A µ k = 0, B Massa katrol diabaikan. Hitung percepatan Dan gaya tegangan tali. Massa katrol = kg. Hitung percepatan Dan gaya tegangan tali. Contoh 5. A Dua buah katrol yang dilekatkan menjadi satu masing-masing Berjari-jari 10 cm dan 0 cm, benda A diikatkan dengan tali yang ujungnya dililitkan pada katrol besar dan benda B dihubungkan dengan katrol kecil, jika massa A = kg dan massa B = 8 kg dan g = 10 m/s. Hitunglah percepatan benda A dan B serta gaya tegangan talinya. Jika momen insersia kedua katrol = 1,84 kg m B

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 8 Contoh 6. s h α di dasar, buktikan! Jika sebuah bola pejal, sebuah silinder dan sebuah cincin yang massanya sama, bergerak tanpa tergelincir dan mulai bergerak dari ketinggian h. manakah yang mempunyai kecepatan pada saat contoh 7. sebuah silinder pejal massa 8 kg dililiti tali massa diabaikan dihubungkan dengan katrol pada sebuah benda massa 4 kg massa katrol kg, silinder pejal tidak slip hitung percepatan pada pusat silinder pejal dan hitung gaya-gaya tegangan tali. TUGAS 1. Sebuah roda bermassa 6 kg dengan radius girasi 40 cm, berputar dengan kecepatan 300 rpm, Tentukan energi kinetik rotasi benda itu. (jawab : Ek = 48 π joule). Sebuah bola beraturan 500 gram dengan jari-jari 7 cm berputar dengan 30 putaran/detik pada sebuah sumbu yang melalui titik pusatnya. Berapakah energi kinetik rotasi, momentum sudut dan jari-jari girasinya. (jawab : Ek = 1,764 π joule L = 0,0588 joule.detik ; k = 0,0443 m) 3. Baling-baling suatu pesawat bermassa 70 kg dengan radius girasi 75 cm. Berapakah momen inersia baling-baling itu. Agar baling-baling dapat dipercepat dengan percepatan sudut 4 putaran/s. Berapakah torsi yang diperlukan. (jawab : I = 39,375 Kgm ; τ = 315 π N.m) 4. Gambar dibawah ini menunjukkan gaya 40 N dikerjakan secara tangensial pada tepi roda berjari-jari 0 cm. dan bermomen inersia 30 kg.m. Tentukanlah :

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 9 8 a.. Percepatan sudut. (jawab : α = / 30 rad s b. Kecepatan sudut roda 4 detik setelah roda mulai berputar dari keadaan 16 diam.(jawab : ω = / 15 rad s ) c. Energi kinetik rotasi setelah 4 detik. ( E k = 56 15 joule 5. Tentukan torsi tetap yang dalam waktu 10 detik dapat memberikan kecepatan sudut sebesar 300 rpm pada roda gila 50 kg dengan radius girasi 40 cm. (jawab : 8π N.m) 6. Gambar dibawah ini menunjukkan massa = 400 gram menggantung pada ujung tali yang dililitkan pada tepi roda dengan jari-jari r = 15 cm. Setelah dilepas dari keadaan diam, diketahui bahwa massa dalam waktu 6,5 detik turun sebanyak meter. Berapakah momen inersia roda. (jawab : I = 0,94 Kg m ) 7. Perhatikan gambar di atas ini menunjukkan sistem katrol. Momen inersia sistem katrol itu adalah I = 1,7 kg.m dengan r 1 = 50 cm dan r =0 cm. Berapakah percepatan sudut sistem katrol dan berapakah tegangan tali T 1 dan T? (jawab : T 1 = 17,1831 N, T = 19,0141 N, α =,8169 rad/s 8. Suatu roda gila (flywhell) yang berjari-jari 0 cm, dan momen inersia 0,5 kg m dililiti dengan seutas tali. Tali ini ditarik oleh gaya tegangan yang tetap sebesar 50 N sehingga roda berputar melalui sudut 4 radian. Jika kecepatan sudut awal 3 rad/s. carilah kecepatan sudut akhir roda. (jawab : ω = 13 rad/s) 9. Suatu cakram besar sedang berputar melalui poros vertikal yang melalui titik pusatnya, I = 4000 kg m. Pada saat cakram berputar dengan kecepatan 0,150 putaran/detik. Seorang massanya 90 kg meloncat pada cakram hingga jatuh pada

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 10 jarak 3 m dari poros perputaran cakram. Berapakah kecepatan perputaran sesudah itu. (jawab : ω = 0,5π rad/s) 10. Pada gambar di bawah ini menunjukkan bola pejal beraturan menggelinding pada lantai datar dengan kecepatan 0 m/s. Tanpa menghiraukan gesekan, sampai seberapa tinggikah benda dapat naik? (jawab : 8 m) 11. Di atas adalah gambar otot bisep, Hitunglah besar gaya yang harus dilakukan otot bisep (F m ) bila massa 5,0 Kg di tahan di tangan bila lengan pada sudut 37 o. Anggap massa lengan bawah dan tangan bersama-sama,0 Kg. (jawab : 38 N) 1. Silinder pejal jari-jari R di atas sebelum dilubangi dan ditempeli silinder kecil massanya M, sedangkan silinder kecil yang ditempelkan mempunyai ketebalan yang sama dan massa jenis yang sama dengan diameter 0,5 R, diameter lubang adalah 0,5 R juga, hitung momen inersia sistem ketika diputar pada pusat silinder berjari-jari R 133 tersebut. (jawaban : 56 MR ) ====o0o====