Kumpulan Soal Fisika - Kinematika Gerak Rotasi (Rotation)

Berikut adalah kumpulan soal kinematika gerak rotasi : 

1. Posisi sudut sebuah titik pada tepi sebuah roda yang sedang berputar dinyatakan oleh θ = dengan θ dalam radian jika t yang diberikan dalam sekon.

Tentukan :             a) posisi sudut pada t = 0 s dan t = 2 s

                              b) kecepatan sudut rata-rata dari t = 0 s sampai dengan t = 2 s

                              c) kecepatan sudut pada t = 0 s dan t = 2 s

2.  Kecepatan sudut roda pada saat t adalah ɷ = rad/s. Tentukan : a) fungsi percepatan sudut terhadap waktu b) percepatan sudut awal c) percepatan sudut saat t = 2 s.

3.  Posisi sudut sebuah partikel yang bergerak melingkar dinyatakan melalui persamaan θ = rad. Tentukanlah percepatan sudut saat t = 0 dan t = 2 s!

4.  Sebuah piringan hitam bergerak rotasi. Sebuah partikel dari piringan hitam tersebut memiliki percepatan sudut α = rad/s². a) Hitung kecepatan sudut pada saat t = 2 s, jika diketahui piringan hitam dalam keadaan berhenti pada saat t = 0 s. b) tentukan persamaan posisi sudut partikel jika diketahui pada saat t = 2 s partikel berada pada posisi sudut θ =1 rad. c) tentukan kecepatan sudut partikel pada saat posisi sudut partikel θ =66 rad.

5.  Sebuah motor listrik yang sedang berotasi 100 ppm tiba-tiba dipadamkan. Dengan menganggap perlambatan konstan 2 rad/s² a) berapakah lama kemudian motor akan berhenti? b) berapa radian sudut yang ditempuh motor sebelum berhenti?

6.  Sebuah roda gerinda yang semula dalam keadaan diam dirotasikan dengan percepatan sudut konstan α = 5 rad/s² selama 8 sekon. Kemudian, roda dihentikan dengan perlambatan konstan dalam 10 putaran. Tentukan : a) perlambatan roda b) waktu yang diperlukan sebelum roda berhenti!

7.  Sebuah mesin memerlukan waktu 5 s untuk berubah dari kecepatan sudut 600 rpm menjadi 1200 rpm. a) berapa percepatan sudutnya? b) berapa banyak putaran yang dilakukan dalam waktu ini?

8.  Baling-baling helikopter dirancang untuk berputar 260 rpm. a) nyatakan kecepatan sudut dalam rad/s b) tentukan panjang baling-baling maksimum sehingga kecepatan linear semua titik pada baling-baling tidak melebihi 340 m/s

9.   sebuah piringan dengan radius 8 cm berotasi 1200 rpm terhadap sumbunya. Tentukan: a) kecepatan sudut piringan b) kecepatan linear sebuah titik 3 cm dari sumbu c) percepatan radial sebuah titik di tepi piringan d) jarak tempuh sebuah titik di tepi piringan dalam waktu 2 sekon.

10.  Sebuah gergaji yang berbentuk lingkaran dengan diameter 25 cm berotasi 3600 rpm. Sebuah rem magnet dapat menghentikan gergaji dalam 10 putaran saja. Berapakah besar : a) percepatan sudut b) percepatan tangensial di gerigi gergaji?

11.  Suatu titik materi bergerak melingkar dan melakukan 1 putaran dalam waktu 0,2 sekon. Kecepatan angulernya adalah ...

12.  sebuah benda yang awalnya diam dipercepat dalam suatu lintasan melingkar berjari-jari 3 m menurut persamaan α = ()rad. Percepatan sudut roda pada saat t = 4 sekon adalah

13.   Dari keadaan diam, benda tegar melakukan gerak rotasi dengan percepatan sudut 15 rad/s². Titik A berada pada benda tersebut, berjarak 10 cm dari sumbu putar. Tepat setelah benda berotasi selama 0,4 s, A mengalami percepatan total sebesar...

14.   Titik P terletak pada benda yang berotasi dengan percepatan angular 2 rad/s² dan kecepatan sudut awal 4 rad/s. Jika titik P berjarak 10 cm terhadap sumbu rotasi, setelah berotasi selama 5 s, titik P menempuh lintasan sepanjang ...m

15.  mata bor sebuah bor listrik bergerak rotasi dengan percepatan sudut tetap 2,5 rad/s². Pada saat awal, posisi sudut bor θ = 0 rad dengan kecepatan sudut 5 rad/s. Sudut yang telah ditempuh oleh putaran mata bor dan kecepatan sudutnya pada saat t = 4 s adalah ...

16.  sebuah dinamo yang diameter penampangnya 20 cm berputar pada 150 rpm. Hitunglah : a) frekuensinya b) periodenya c) kecepatan sudutnya d) kelajuan linear sebuah titik pada sisi penampang dinamo tersebut.!

17.  Sebuah bola bermassa 0,5 kg diikatkan pada ujung seutas tali yang panjangnya 1,2 m, kemudian diputar dalam suatu lingkaran mendatar. Jika tali hanya mampu menahan tegangan maksimum 60 N, berapakah kelajuan maksimum bola itu sebelum tali putus?

18.  Sebuah mobil bermassa 2000 kg melintasi belokan jalan datar yang jari-jarinya 175 m. Jika koefisien gesekan statik antara ban dengan jalan adalah 0,2 berapa kelajuan maksimum yang dapat ditempuh mobil tanpa tergelincir (slip) ketika membelok? (g = 10 m/s²)

19.  tikungan jalan dengan jari-jari m, kecepatan v = 20 m/s tanpa tergelincir meskipun tidak ada gesekan antara ban dan permukaan jalan. Berapakah sudut kemiringan jalan itu harus didesain?

20.  Sebuah benda bermassa 400 gram digantung pada ujung sebuah tongkat siku-siku yang dapat berputar pada sumbunya (lihat gambar). Lengan tongkat dan tali sama panjang yaitu meter. a) Berapa rpm tongkat tersebut harus diputar agar sudut antara tali dan garis vertikal 30°? b) Berapakah tegangan tali ketika tongkat tersebut diputar? ( g = 10 m/s²)

21.  Dengan dua tali yang sama panjang (120 cm) benda bermassa 2 kg diikat pada sebatang tongkat vertikal yang dapat berputar pada porosnya. Kemudian benda tersebut diputar sehingga tali menjadi tegang dan antara kedua tali terhadap tongkat membentuk segitiga sama sisi. Berapakah tegangan masing-masing tali jika benda-benda diputar pada rpm? (g= 10 m/s²).

22.  Seorang calon astronot bermassa 70 kg berada dalam pesawat sentrifugal pada jarak 2,45 cm dari sumbu putarnya dan akan diuji apakah calon astronot mampu menahan percepatan sebesar 25,2 g. Berapa rpm-kah pesawat sentrifugal harus diputar?

23.  Sebuah ember berisi air diputar dalam suatu lingkaran vertikal dengan radius 1,2 m. Berapakah kelajuan minimum ember itu di titik puncak lintasannya agar air tak tumpah? ( g = 10 m/s²).

24.  Sebuah beban bermassa 4 kg diikat dengan seutas tali kemudian diputar melingkar beraturan pada bidang vertikal. Apabila titik terendah digunakan sebagai titik acuan dan g = 10 m/s² tentukanlah selisih tegangan tali ketika beban berada di titik terendah dan ketika benda berada pada 300° dari titik tersebut!

25.  Sebuah benda bermassa 5,0 kg diikat pada ujung seutas tali yang panjangnya 90 cm. Ujung yang lain diputar dengan kelajuan linear tetap sebesar 3 m/s, sehingga benda menempuh lintasan melingkar vertikal. Tentukan tegangan tali maksimum dan minimumnya!

26.  Suatu benda bermassa 4,0 kg diputar sehingga menempuh lintasan melingkar vertikal dengan jari jari 1,6 m. Jika tali hanya mampu menahan tegangan maksimum 80 N berapakah kelajuan linear maksimum yang dapat dicapai benda sebelum tali putus dan dimanakah kedudukan benda pada saat tali putus? (g = 10 m/s²).

27.  Seorang pilot massanya 70 kg menerbangkan pesawat jet dengan kelajuan tetap 100 m/s untuk membuat manuver berbentuk lingkaran vertikal (g = 10 m/s²). a) Berapakah berat semu pilot di titik terendah dan titik tertinggi jika jari-jari lingkaran 800 m. b) berapakah jari-jari manuver lingkaran yang harus ditempuh pesawat agar berat semu pilot di titik tertinggi sama dengan nol?

28.  Sebuah mobil berikut penumpangnya dengan sopirnya bermassa 1000 kg melintasi jembatan layang melengkung vertikal ke atas dengan jari jari kelengkungan 200m. a) Jika mobil bergerak dengan kelajuan 20 m/s, berapa besar gaya normalnya di puncak jalan itu? b) berapakah besar kelajuan maksimum agar mobil tidak melayang? ( g=10 m/s²).

29.  Empat buah roda sebuah kendaraan minibus memiliki jari-jari 25 cm. Suatu ketika kendaraan tersebut bergerak dengan kelajuan 36 km/jam. a) berapakah kecepatan sudut roda kendaraan tersebut! b) berapakah kelajuannya jika roda diganti dengan yang berjari-jari 30 cm.

30.  Sebuah bola bermassa m mula-mula berada di A kemudian meluncur pada bidang licin ADB, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah. Ketika bola ada di titik C, kecepatan linearnya adalah...(nyatakan dalam bentuk g, α , r).

31.  dari keadaan diam, benda tegar melakukan gerak rotasi dengan percepatan sudut 15 rad/s². Titik A berada pada benda tersebut, berjarak 10 cm dari sumbu putar. Tepat setelah benda berotasi selama 0,4 sekon, A mengalami percepatan total sebesar ... m/s²

32.  Seorang anak laki-laki dengan massa m duduk di puncak sebuah gunung es yang berbentuk setengah lingkaran, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Jika dia mulai meluncur dengan kecepatan v ( anggap permukaan es tanpa gesekan ), anak itu meninggalkan gunung es di titik P dengan nilai sin θ = . Nilai v adalah ... (nyatakan dalam m, r,g).

 

Sekian Kumpulan Soal Fisika Gerak Rotasi. Lanjut topik selanjutnya.

Daftar Pustaka Soal: (Berikut adalah sumber-sumber saya untuk mengetik soal-soal ini)

1. Prof. Yohanes Surya, Bahan Ajar Persiapan Menuju Olimpiade Sains Nasional/Internasional SMA:Mekanika dan Fluida 1, PT Kandel, 2010
2. Bob Foster, Fisika Terpadu SMA/MA Kelas XI Semester 1,Penerbit Erlangga, 2011
3. Tim SSCIntersolusi, Olimpiade Fisika SMA, Penerbit Erlangga, 2010
4. Ir. Marthen Kanginan, M.Sc, SeribuPena Fisika SMU Kelas 1, Penerbit Erlangga, 1997
5. Ir. Marthen Kanginan, M.Sc, Fisika Untuk SMA Kelas XI Semester I, Penerbit Erlangga,2004
6. Douglas C. Giancoli,Physics:Principles With Applications Sixth Edition, Pearson Prentice Hall,2005
7. Serway Jewett,Physics for Scientist and Engineer Sixth Edition Vol.1,Thomson Brooks/Cole,2004
8. Tim Gunung Ilmu, Fisika Untuk SMA/MA 11A,Penerbit Gunung Ilmu, 2006