Fisika SMA MA Kelas XI
124
UJI PEMAHAMAN
Kerjakanlah soal-soal di bawah ini di dalam buku tugas Anda 1. Bola yang massanya 400 g bergerak dengan kelajuan 36 kmjam.
Bola tersebut kemudian dipukul dengan gaya 800 N dan lamanya pemukul menyentuh bola adalah 0,02 detik. Hitunglah kelajuan
bolanya jika: a. pukulan searah arah laju bola dan
b. pukulan berlawanan arah laju bola
2. Kecepatan sudut mula-mula sebuah benda yang berputar dengan momen inersia 50 kgm² adalah 80 rads. Karena suatu pukulan,
kecepatan sudutnya berubah menjadi 200 rads dalam waktu 0,6 sekon. Berapa besar gaya pemukul yang bekerja?
3. Silinder pejal dengan massa 2 kg dengan jari-jari 5 cm berputar dengan kecepatan sudut 120 rads. Jika gaya sebesar 60 N dibe-
rikan melawan arah putaran, maka hitunglah lama waktu untuk menghentikannya
4. Dua roda P dan Q memiliki momen inersia 40 kgm². Jika kedua digabung sehingga seporos, maka hitunglah kecepatan sudut
gabungannya
E. Gerak Menggelinding
Anda telah mempelajari gerak translasi dan gerak rotasi secara sen- diri-sendiri. Sekarang, carilah contoh benda yang secara simultan mela-
kukan dua jenis gerak tersebut sekaligus Benda yang melakukan gerak rotasi dan translasi secara bersamaaan disebut menggelinding.
Benda yang melakukan gerak menggelinding memiliki persamaan rotasi
I t = ´ a
å
dan persamaan translasi
F m
a =
´ å
. Besarnya energi kinetik yang dimiliki benda mengelinding adalah jumlah energi kinetik
rotasi dan energi kinetik translasi.
Gambar 7.8 Benda yang melakukan gerak translasi dan
rotasi sekaligus disebut menggelinding.
Di unduh dari : Bukupaket.com
125
Rotasi Benda Tegar
CONTOH SOAL
Perhatikan Gambar 7.8 Misalkan sebuah silinder pejal bermassa m dan berjari-jari R menggelinding sepanjang bidang datar horizontal. Pada
silinder diberikan gaya sebesar F. Berapakah percepatan silinder tersebut jika silinder menggelinding tanpa selip? Jika silinder bergulir tanpa selip,
maka silinder tersebut bergerak secara translasi dan rotasi. Pada kedua macam gerak tersebut berlaku persamaan-persamaan berikut.
•
Untuk gerak translasi berlaku persamaan: F – f = m a dan N – m g = 0 •
Untuk gerak rotasi berlaku persamaan:
I t = ´ a
Karena silinder bergulir tanpa selip, maka harus ada gaya gesekan. Besarnya gaya gesekan pada sistem ini adalah sebagai berikut.
I f R
a = Û
I f
R a
= Jika
a = a
R , maka f =
I a
R R æ ö
ç ÷ è ø
=
2
a I
R æ
ö ç
÷ è
ø Jika disubtitusikan ke dalam persamaan F – f = m a, maka
persamaanya menjadi seperti berikut. F –
2
a I
R æ
ö ç
÷ è
ø = ma
Û
a =
2
F I
m R
+
Karena I =
2
1 2
m R maka: a =
2 2
F 1
mR 2
m R
+ =
F 1
m m
2 +
= 2F
3m
Sebuah bola pejal bermassa 10 kg berjari-jari 50 cm menggelinding di atas bidang datar karena dikenai gaya 14 N. Tentukan momen inersia,
percepatan tangensial tepi bola, percepatan sudut bola, gaya gesekan antara bola dengan bidang datar, dan besarnya torsi yang memutar bola
Diketahui : m = 10 kg
R = 50 cm = 0,5 m F = 14 N
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMA MA Kelas XI
126
UJI PEMAHAMAN
Ditanyakan: a. I = ...?
b. a = ...?
c.
a
= ...? d. f
g
= ...? e. J
= ..? Jawab
: a. Karena bola pejal, maka
2 2
2 2
I mR
5 5
2
× 10 × 0, 5 = 1kgm æ ö
æ ö =
= ç ÷
ç ÷ è ø
è ø b. a
= F
m1 k +
=
14 2
10 1+ 5
= 1 ms
2
c.
a
= a
R =
1 0, 5
= 2 rads
2
d. f
g
= I
R a
=
1 2 0, 5
×
= 4 N e.
J =
I a
= 1 × 2 = 2 Nm
Kerjakanlah soal-soal di bawah ini di dalam buku tugas Anda 1. Tabung yang panjangnya 19 cm dan jari-jari 8 cm menggelinding
dengan percepatan 2,4 ms². Berapakah percepatan angulernya? 2. Sebuah bola pejal bermassa 10 kg dan berjari-jari 10 cm mengge-
linding di atas bidang miring 37°. Jika gaya gravitasi 10 ms
2
, maka hitunglah momen inersia, percepatan, percepatan sudut, gaya
gesek antara bola dengan lantai, dan torsi yang memutar bola 3. Silinder yang massanya 12 kg didorong dengan gaya 240 N. Jika
jari-jari silinder 20 cm, maka hitunglah percepatan linear yang dialami silinder
Di unduh dari : Bukupaket.com
127
Rotasi Benda Tegar
TUGAS
Tujuan : menyelidiki gerak rotasi benda.
Alat dan Bahan : batang kayu dan pemukul.
Langkah Kegiatan : 1. Siapkan sebatang kayu yang panjangnya ± 1 m
2. Letakkan kayu tersebut di lantai 3. Pukul pada salah satu kayu
4. Amati gerakan kayu, simpulkan jenis gerakan kayu tersebut 5. Sketsalah gerakan kayu tersebut pada kertas kosong
6. Cobalah kamu tentukan titik pusat rotasi batang kayu pada saat
bergerak 7. Buatlah kesimpulan berdasarkan kegiatan ini
F. Titik Berat Benda
