Thursday 25 February 2016

Pembahasan Fisika UN: Gerak Melingkar

Pembahasan Fisika UN: Gerak Melingkar, gerak roda gigi

Pembahasan soal-soal Ujian Nasional SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Gerak Melingkar.

Soal tentang Gerak Melingkar UN 2012

Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 6 meter. Jika dalam 2 menit benda itu melakukan 16 kali putaran maka kecepatan linear benda tersebut adalah ….

A.   0,8π m/s
B.   1,0π m/s
C.   1,2π m/s
D.   1,4π m/s
E.   1,6π m/s




Pembahasan

Kecepatan anguler benda tersebut adalah 16 putaran per 2 menit. Sedangkan 1 putaran = 2π radian.


   
   

Kecepatan linear benda adalah 

v = ωR
  
   = 1,6π

Jadi, kecepatan linear benda tersebut adalah 1,6π m/s (E).

Soal tentang Gerak Melingkar UN 2011

Sebuah benda yang massanya 10 kg bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan 4 m/s. Jika jari-jari lingkaran 0,5 meter maka:
  1. frekuensi putarannya 4/π Hz
  2. percepatan sentripetalnya 32 m/s2
  3. gaya sentripetalnya 320 N
  4. periodenya 4π s
Pernyataan yang benar adalah ….

A.   1, 2, 3, dan 4
B.   1, 2, dan 3
C.   1 dan 3
D.   2 dan 4
E.   3 dan 4



Pembahasan

Mari cek satu per satu.

Frekuensi putaran 

 v = 2πRf

   
    = 4/π Hz       (pernyataan no. 1 benar)

Percepatan sentripetal

Rumus percepatan sentripetal benda bergerak melingkar
    
     = 32 m/s2     (pernyataan no. 2 benar)

Gaya sentripetal 

F = mas
   = 10 . 32 N
   = 320 N            (pernyataan no. 3 benar)

Periode 

T = 1/f
   = π/4 s           (pernyataan no. 4 salah)

Jadi, pernyataan yang benar adalah nomor 1, 2, dan 3 (B).

Soal tentang Gerak Melingkar UN 2014

Sebuah benda mula-mula diam, kemudian melakukan gerak melingkar beraturan dengan kecepatan sudut 240 rpm. Jika jari-jari lingkaran 10 cm dan benda telah menempuh waktu 4 sekon maka nilai kisaran yang benar adalah ….

A.   periode putaran benda 0,5 s dan frekuensinya 2 Hz
B.   kecepatan linear benda 0,8π m/s dan kecepatan sudutnya 8π rad/s
C.   kecepatan linear benda 0,8π m/s dan jarak tempuhnya 32π m
D.   jarak tempuh benda 32 m dan percepatan benda 0,2 π m/s2
E.   percepatan benda 0,2 m/s2 dan jarak tempuhnya 3,2π m




Pembahasan

Data yang diketahui pada soal: 

R = 10 cm
   = 0,1 m 

t = 4 s 

ω = 240 rpm
   = 240 putaran/menit
   = 240 . 2π rad/(60 s)
   = 8π rad/s

Sekarang kita cari nilai besaran-besar yang ada pada opsi jawaban.

Periode putaran

Rumus kecepatan sudut
Rumus periode putaran
    
     = 0,25 s

Frekuensi 

f = 1/T
  = 1/0,25
  = 4 Hz

Kecepatan linear 

v = ωR
   = 8π . 0,1
   = 0,8π m/s

Jarak tempuh 

s = vt
   = 0,8π . 4
   = 3,2π m

Percepatan 

a = ω2R
   = (8π)2.0,1
   = 6,4π2

Jadi, nilai kisaran yang benar adalah opsi (B).

Soal tentang Gerak Melingkar UN 2008

Sebuah benda bergerak dengan kelajuan konstan v melalui lintasan yang berbentuk lingkaran berjari-jari R dengan percepatan sentripetal as. Agar percepatan sentripetal menjadi dua kali semula maka ….

A.   v dijadikan 4 kali dan R dijadikan 2 kali
B.   v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 4 kali
C.   v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 2 kali
D.   v tetap dan R dijadikan 2 kali semula
E.   v dijadikan 2 kali semula dan R tetap




Pembahasan

Hubungan antara percepatan sentripetal as, kecepatan v, dan jari-jari R adalah

Rumus percepatan sentripetal

Kita periksa setiap opsi jawaban dengan menggunakan rumus percepatan sentripetal di atas.

A.   (4v)2 : 2R = 8 v2/R = 8as
B.   (2v)2 : 4R = v2/R = as
C.   (2v)2 : 2R = 2 v2/R = 2as
D.   v2 : 2R = ½ v2/R = ½ as
E.   (2v)2 : R = 4 v2/R = 4as

Jadi, agar percepatan sentripetal menjadi 2 kali semua maka pernyataan yang tepat adalah opsi (C).

Soal tentang Gerak Melingkar UN 2013

Gambar di bawah ini memperlihatkan hubungan roda A, B, dan C.

div class="separator" style="clear: both; text-align: left;">
Gerak roda pada gerak melingkar UN 2013

Jari-jari roda A sama dengan jari-jari roda B sebesar R. Sedangkan jari-jari roda C = ½ R. Bila roda A diputar dengan laju konstan 10 m/s maka kecepatan linear roda B adalah ….

A.   5 m/s
B.   10 m/s
C.   15 m/s
D.   20 m/s
E.   25 m/s




Pembahasan

Data-data pada soal: 

RA = RB = R
RC = ½ R
vA = 10 m/s

Prinsip gerak roda pada soal di atas adalah sebagai berikut:

Gerak roda satu tali mempunyai kecepatan linear yang sama. 

vA = vC

Gerak roda satu poros mempunyai kecepatan sudut yang sama. 

ωB = ωC

Nah, sekarang kita manfaat kedua prinsip tersebut. 

ωB = ωC

 
vB = 20 m/s

Jadi, kecepatan linear roda B adalah 20 m/s (D).

Pembahasan soal Gerak Melingkar yang lain bisa disimak di:
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 4
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 5
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 8
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 5
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 6
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 4
Pembahasan Fisika UN 2019 No. 9

Simak juga, Pembahasan Fisika UN: Gerak Parabola.

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.

No comments:

Post a Comment

Maaf, komentar yang tidak berhubungan dengan konten, banyak mengandung singkatan kata, atau mengandung link aktif, tidak kami tayangkan.

Komentar Anda akan kami moderasi sebelum kami tayangkan. Centang 'Notify me' agar Anda mendapat pemberitahuan lewat email bahwa komentar Anda sudah ditayangkan