Fisika

7 Contoh Soal Dinamika Rotasi dan Pembahasan Lengkapnya!

Contoh Soal Dinamika Rotasi
Written by Kamal N

Contoh Soal Dinamika Rotasi – Dinamika rotasi merupakan materi yang dapat dikatakan cukup kompleks. Hal ini disebabkan materi itu tidak hanya mengkaji konsep gerak secara translasi, tetapi juga secara rotasi.

Beberapa penelitian telah banyak dilakukan terkait strategi pembelajaran dinamika rotasi sebagai upaya untuk meningkatkan pemahaman konsep.

Namun, pembelajaran tersebut masih banyak memunculkan kesulitan dalam proses belajar, meskipun telah banyak jenis dan upaya yang dilakukan.

Tidak selamanya kesulitan belajar hanya ditimbulkan oleh siswa. Terkadang, kesulitan juga dialami oleh pengajar dalam menyampaikan konsep fisika. Salah satu kesulitan belajar yang timbul dapat diakibatkan karena siswa belum memahami materi sebelumnya yang berkaitan dengan materi yang akan disampaikan.

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Ilustrasi (Messipssa.Aoudjit/Creative Commons Attribution 4.0 International).

Artikel ini dimaksudkan untuk membahas pembelajaran-pembelajaran dinamika rotasi yang telah dilakukan sebagai upaya untuk meningkatkan pemahaman konsep siswa, beserta beberapa contoh soal yang dapat digunakan sebagai latihan oleh para siswa.

Dinamika rotasi ada dalam pelajaran fisika Sekolah Menengah Pertama (SMP). Penyelesaian soal mengenai dinamika rotasi perlu menguraikan gaya, lalu menambahkan momen inersia. Dinamika rotasi dan kesetimbangan benda berhubungan dengan Hukum II Newton, sedangkan kesetimbangan benda tegar ini berkaitan dengan Hukum I Newton.

Konsepnya ΣF=0 dan Στ=0 (torsi). Kesetimbangan merupakan benda yang dianggap sebagai benda titik dengan ΣF=0, benda tersebut dikatakan setimbang. Sementara itu, dinamika rotasi merupakan ilmu yang mempelajari pergerakan benda, berputar pada poros atau titik tumpu. Rumus dinamika rotasi memakai Hukum II Newton.

Pengertian Dinamika Rotasi

Dinamika rotasi merupakan ilmu yang mempelajari pergerakan benda berputar pada porosnya. Gerak benda tersebut mengelilingi sumbu putar (rotasi) yang dipengaruhi oleh gaya, massa, momen inersia, dan lainnya. Namun, benda dalam dinamika rotasi dianggap memiliki ukuran dan bentuk yang tetap.

Dinamika rotasi dapat terjadi pada benda yang bergerak di lintasan yang lurus. Jika benda bergerak lurus dikatakan translasi, sedangkan benda yang bergerak di lintasan melingkar disebut dengan rotasi. Besaran yang memengaruhi dinamika rotasi di antaranya sebagai berikut.

1. Torsi (Momen Gaya)

Torsi merupakan besaran gaya yang bekerja, sehingga benda bergerak melingkar. Benda bergerak di porosnya, misalnya saja putaran jarum jam.

2. Gerak Rotasi

Energi dan gerak rotasi memengaruhi dinamika rotasi. Energi kinetik merupakan benda yang bergerak menggelinding. Ketika dijumlahkan, nilai itu dinamakan dengan energi kinetik benda yang menggelinding. Selain energi, benda bergerak di porosnya juga mempunyai gaya.

3. Momentum Sudut

Momentum sudut merupakan ukuran kesukaran benda untuk mengubah arah gerak benda ketika berputar atau bergerak melingkar.

Rumus Dinamika Rotasi

Dinamika rotasi dipengaruhi oleh torsi (momen inersia), percepatan, kecepatan, massa, dan gaya. Rumus dinamika rotasi memakai konsep Hukum II Newton.

Rumus dinamika rotasi Hukum II Newton sebagai berikut.

ΣF = m.a

Rumus dinamika rotasi yang dipengaruhi torsi sebagai berikut.

Στ = Ι.α

Keterangan:

  • ΣF : resultan gaya.
  • (N) m : massa/ukuran kelembaman (kg).
  • a : percepatan (m/s2).
  • Στ : momen torsi (Nm).
  • I : momen inersia (kgm2).
  • α : percepatan sudut (rad/s).

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Soal 1

1. Diketahui katrol silinder pejal Ek =1/2mv2 dengan massa 3 kg dan berjari-jari 20 cm. Dihubungkan dengan dua buah tali yang masing-masing terpaut benda bermassa m1 = 6 kg dan m2= 3 kg. Sistem tersebut berada dalam kondisi tertahan diam, kemudian dilepaskan. Jika tidak terjadi gesekan di lantai, berapa percepatan kedua benda tersebut?

 

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Jawaban:

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Soal 2

2. Sebuah ember berikut isinya bermassa m = 20 kg dihubungkan dengan tali di sebuah katrol berbentuk silinder pejal bermassa M = 10 kg. Ember mula-mula ditahan dalam kondisi diam kemudian dilepaskan.

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Jika jari-jari katrol 25 cm dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 tentukan:
a) percepatan gerak turunnya benda m.
b) percepatan sudut katrol.
c) tegangan tali.

Pembahasan
a) percepatan gerak turunnya benda m.

Tinjau katrol:

Contoh Soal Dinamika Rotasi

(Persamaan 1)

Tinjau benda m:

Contoh Soal Dinamika Rotasi

(Persamaan 2)

Gabung 1 dan 2:

Contoh Soal Dinamika Rotasi

b) percepatan sudut katrol

c) tegangan tali

Soal 3

3. Dua buah ember dihubungkan dengan tali dan katrol berjari-jari 10 cm, ditahan dalam kondisi diam kemudian dilepas seperti gambar berikut ini.

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Jika massa m1 = 5 kg , m2 = 3 kg dan massa katrol M = 4 kg, tentukan:
a) percepatan gerak ember
b) tegangan tali pada ember 1
c) tegangan tali pada ember 2

Pembahasan
a) percepatan gerak ember
Tinjau katrol

Tinjau ember 1

Contoh Soal Dinamika Rotasi

(Persamaan 2)

Tinjau ember 2

(Persamaan 3)

Gabung 2 dan 3

(Persamaan 4)

Gabung 1 dan 4

b) tegangan tali pada ember 1
Dari persamaan 2

c) tegangan tali pada ember 2
Dari persamaan 3

Soal 4

4. Sebuah katrol silinder pejal dengan massa M = 4 kg berjari-jari 20 cm dihubungkan dengan dua buah massa m1 = 3 kg dan m2 = 5 kg dalam kondisi tertahan diam kemudian dilepaskan.

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Jika lantai di bawah m1 licin , tentukan percepatan gerak kedua massa!

Pembahasan
Tinjau katrol M

(Persamaan 1)

Tinjau m2

(Persamaan 2)

Tinjau m1

(Persamaan 3)

Gabung 2 dan 3

(Persamaan 4)

Soal 5

5. Sebuah silinder pejal bermassa 10 kg berada di atas permukaan yang kasar ditarik gaya F = 50 N seperti diperlihatkan gambar berikut ini.

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Tentukan percepatan gerak silinder jika jari-jarinya adalah 40 cm!

Pembahasan
Tinjau gaya-gaya pada silinder:

Contoh Soal Dinamika Rotasi

(Persamaan 1)

(Persamaan 2)

Gabung 1 dan 2

Soal 6

6. Bola pejal bermassa 10 kg mula-mula diam kemudian dilepaskan dari ujung sebuah bidang miring dan mulai bergerak transalasi rotasi. Jari-jari bola adalah 1 meter, dan ketinggian h = 28 m.

Contoh Soal Dinamika Rotasi

Tentukan kecepatan bola saat tiba di ujung bawah bidang miring!

Pembahasan
Hukum kekekalan energi mekanik:

Soal 7

7. Silinder pejal dengan jari-jari 5 cm bermassa 0,25 kg bertranslasi dengan kelajuan linear 4 m/s. Tentukan energi kinetik silinder jika selain bertranslasi silinder juga berotasi!

Pembahasan
Data dari soal:
m = 0,25 kg
r = 5 cm = 0,05 m
v = 4 m/s
Ek =…..

Energi kinetik total dari silinder pejal:


Itulah artikel terkait “dinamika rotasi beserta contoh soalnya dalam materi fisika” yang bisa kalian gunakan untuk referensi dan bahan bacaan. Jika ada saran, pertanyaan, dan kritik, silakan tulis di kotak komentar bawah ini. Bagikan juga tulisan ini di akun media sosial supaya teman-teman kalian juga bisa mendapatkan manfaat yang sama.

Untuk mendapatkan lebih banyak informasi, Grameds juga bisa membaca buku yang tersedia di Gramedia.com. Sebagai #SahabatTanpaBatas kami selalu berusaha untuk memberikan yang terbaik. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan dan pengetahuan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca. Semoga bermanfaat!

Rujukan

  • Indrajit, Dudi (2007). Mudah dan Aktif Belajar Fisika. Depok: PT Grafindo Media Pratama.
  • Sutria, Yuna; Marwiyah, Masringgit (2022). Fisika Terapan. Bandung: Penerbit Media Sains Indonesia.

Rekomendasi Buku dan E-Book Terkait

1.  Pengenalan Elektronika Daya, Penyearah AC-DC

Contoh Soal Dinamika Rotasi

button rahmadPengenalan Elektronika Daya, Penyearah AC-DC merupakan salah satu buku yang dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk para akademisi studi teknik. Buku ini dituliskan oleh Didi Istardi. Elektronika daya adalah suatu cabang keilmuan dalam teknik elektro yang mempelajari tentang aplikasi komponen elektronika dalam sistem kontrol dan peralatan listrik. Sistem kontrol elektronika daya ini digunakan untuk mengontrol berbagai macam peralatan industri seperti motor listrik, pemanas, pendingin, kompresor, pompa, conveyor, dan peralatan industri lainnya. Tak hanya di industri elektronika daya ini juga digunakan untuk mengontrol peralatan listrik rumah tangga seperti televisi, air conditioner (AC), kulkas, blender, dan peralatan lainnya.

Elektronika daya dinilai dapat memberikan solusi terhadap permasalahan di dunia industri untuk dapat melakukan pengaturan terhadap peralatan industri yang mempunyai arus dan tegangan yang besar. Beberapa aplikasi dan peralatan di industri bekerja pada arus yang sangat tinggi mencapai ratusan bahkan ribuan ampere dan tegangan tinggi antara 220 V, 380 V, 600 V, 3,8 KV, bahkan ada yang lebih tinggi lagi. Sistem elektronika merupakan dasar keilmuan aplikasi elektronika daya. Sistem elektronika akan membahas tentang peralatan elektronika yang terdiri atas resistor, semikonduktor, kapasitor, dan komponen lainnya yang dapat menyusun suatu rangkaian elektronika.

Buku ini membahas mengenai konsep dasar pengenalan elektronika daya, pengenalan komponen saklar daya, terminologi dan konsep sirkuit daya, tegangan, arus dan daya dalam sirkuit tiga fase, rangkaian pendukung elektronika daya, rangkaian penyearah tidak dikontrol, DC-DC konverter, dan pengendali tegangan bolak-balik (AC-AC controller).

Terdapat contoh-contoh sederhana dalam penerapan sistem elektronikaa daya itu, sendiri sehingga penerapan konsep, teori, dan metodenya dapat dengan mudah diaplikasikan. Setelah selesai membaca buku ini diharapkan mahasiswa dapat memahami pentingnya konsep dan metode sistem elektronika daya bekerja, kemudian mengaplikasikannya dengan benar.

2. Energi, Ketenagalistrikan, dan Elektronika Daya

button rahmadBuku ini merupakan kumpulan pemikiran-pemikiran pendek dari penulis selama berkecimpung di bidang energi, ketenagalistrikan, dan elektronika daya. Pemikiran tersebut banyak tersebar dalam Whatsapp Group, Facebook, Blog, maupun Twitter. Pemikirannya sangat bervariasi, mulai dari yang populer sampai yang serius penuh dengan rumus.

Berdasarkan usulan dari banyak kawan, alangkah bergunanya kalau pemikiran tersebut dibukukan, sehingga bisa banyak memberikan manfaat bagi yang memerlukan. Sampai saat ini, memang penulis belum pernah menerbitkan buku karena merasa ilmu yang dimiliki masih jauh dari cukup. Penulis mohon maaf seandainya ada rujukan yang terlupakan atau ada beberapa pihak yang tidak setuju dengan pendapat penulis.

3. Fisika Kuantum: Sejarah dan Kisah Inspiratif Para Tokohnya

Satuan Baku

button rahmadFisika kuantum lebih dikenal dengan sebutan fisika modern karena memang istilah itu masih sangat asing di telinga masyarakat. Pada umumnya, ilmu fisika yang didapatkan di bangku sekolah mempelajari tentang fisika klasik. Biasanya yang berhubungan dengan Fisika Newtonian berdasarkan ilmu dari Isaac Newton dan menjelma sebagai pionir ilmu fisika.

Fisika modern muncul pertama kali setelah diperkenalkan Albert Einstein yang sukses membuka pandangan banyak orang pada masanya mengenai alam semesta. Kondisi yang sama pernah dialami oleh Isaac Newton saat pertama kali mengubah pandangan hukum alam semesta hingga membuatnya menjadi fenomena sampai saat ini.

Fisika kuantum adalah bidang fisika yang luas yang meliputi setiap mata pelajaran bersangkutan dengan sistem-sistem yang menunjukkan efek mekanis kuantum yang terkenal. Mekanika kuantum sangat penting dipelajari untuk memahami atom-atom secara individual bergabung menjadi ikatan kovalen untuk membentuk molekul-molekul. Aplikasi mekanika kuantum untuk kimia dikenal sebagai kimia kuantum.

Keberanian untuk mendobrak paradigma yang ada merupakan kunci dalam menciptakan perubahan. Sebagai seorang yang memiliki latar belakang dalam bidang teknik dan memilih terjun dalam dunia startup bisnis, Maryana sudah lama tidak menyentuh dunia fisika.

Namun, setelah membaca buku ini Maryana kembali menyadari bahwa perkembangan yang terjadi dalam dunia fisika sebenarnya ikut memberikan dampak dan dapat kita ambil hikmahnya dalam multidimensi keilmuan yang lain, termasuk dalam dunia bisnis startup.

Dalam buku ini dijabarkan secara sangat lengkap dan menarik mengenai sejarah pendobrakan paham fisika klasik menuju fisika kuantum yang sangat panjang dan berliku. Setidaknya semangat para ilmuan fisika kuantum dalam mendobrak paradigma “klasik” inilah yang bisa diadopsi secara langsung dalam bidang keilmuan lain.

Perjalanan para ilmuan fisika kuantum dalam menggali rasa penasaran mereka dan kegigihan untuk tidak pernah puas pada akhirnya membuahkan hasil yang berdampak besar bagi manusia dijabarkan dengan sangat menarik dalam buku ini, dan dikemas agar dapat dipahami bukan hanya oleh para fisikawan, namun juga untuk orang umum seperti saya.

4. Tujuh Pelajaran Singkat Fisika

Satuan Baku

button rahmadPelajaran-pelajaran di dalam buku ini ditulis untuk mereka yang tak tahu atau hanya sedikit mengetahui tentang sains modern. Kesemuanya memberikan rangkuman singkat aspek-aspek paling mengagumkan dari revolusi besar yang telah terjadi dalam fisika pada abad ke-20 dan ke-21, juga pertanyaan dan misteri yang ditimbulkannya. Sains menunjukkan kepada pembaca cara memahami dunia dengan lebih baik.

Ini sebuah buku tentang sukacita penemuan. Sebuah pengantar fisika modern yang memengaruhi pikiran, menghibur, dan menyenangkan, serta telah menjadi buku terlaris di Italia dan Inggris Raya. Carlo Rovelli menawarkan penjelasan yang mengejutkan—dan secara mengejutkan mudah ditangkap—tentang relativitas umum, mekanika kuantum, zarah-zarah dasar, gravitasi, lubang hitam, arsitektur rumit jagat raya, dan peranan manusia di dalam dunia yang menakjubkan dan aneh ini. Ia membawa kita menuju batas-batas pengetahuan kita: ke sudut-sudut terkecil tatanan penting ruang, kembali ke asal-usul jagat raya, dan ke dalam proses pemikiran kita.

5. Buku Fisika Dasar untuk Mahasiswa Ilmu Komputer dan Informatika

button rahmadFisika dasar adalah mata kuliah yang termasuk ke dalam cabang ilmu pengetahuan alam, mata kuliah ini adalah salah satu mata kuliah dasar teknik. Materi mata kuliah fisika dasar terdiri dari besaran dan satuan, gerak relatif, dinamika benda titik, gerak rotasi, elastisitas dan osilasi, gravitasi, mekanika fluida, kalor, gelombang mekanik, hokum gauss, medan dan gaya listrik, energi potensial, listrik dan potensial listrik, kapasitor, GGL induksi magnetik, arus bolak-balik, fisika modern.

Buku ini dimaksudkan sebagai buku pegangan mahasiswa peserta mata kuliah Fisika Dasar di Jurusan Ilmu Komputer dan Informatika, tahun pertama. Diharapkan, pemakai buku ini dapat menguasai materi pemaparan Fisika Dasar walau pada satuan kredit semester (sks) sedikit secara efektif pada kualitas hasil pembelajaran yang memadai. Materi dan urutan pemaparan pada setiap pokok bahasannya disesuaikan dengan Springer-Physics for Computer Science Students, tetapi ditulis dan disesuaikan dengan suasana yang lebih mengindonesia.

Sejauh mungkin buku ini menghindari kalkulus yang berkepanjangan. Setiap bab di buku ini disertai contoh soal, latihan akhir bab, dan soal evaluasi pada bagian lampiran buku ini. Untuk meningkatkan pemahaman dalam membaca buku ini, pembaca diharapkan berlatih soal pada contoh soal, dan soal latihan pada akhir bab. Soal latihan tersebut dimulai dari nomor gasal dan dibandingkan dengan kunci jawaban yang juga telah disediakan. Selanjutnya, tingkat pemahaman pembaca dapat diuji lagi dengan mengerjakan soal soal evaluasi pada bagian akhir buku ini.

Pokok bahasan yang terdapat pada buku ini:

  • Mekanika.
  • Kalor.
  • Gerak Osilasi dan Gelombang.
  • Elektrostatika dan Arus Searah.
  • Gaya Magnet dan Elektromagnet.
  • Teori Kuantum.

Baca juga terkait Contoh Soal Dinamika Rotasi:

About the author

Kamal N

Ada banyak pelajaran yang dipelajari ketika di sekolah, salah satunya adalah fisika. Ilmu fisika ini juga sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.