BAB 3 : GERAK MELINGKAR - GERAK MELINGKAR
BAB 3 : GERAK MELINGKAR
A. KONSEP :
B. LATIHAN SOAL :
1. Sebuah alat pemusing melakukan 3.600 putaran tiap menit. Frekuensi alat tersebut adalah …..
a. 60 Hz
b. 120 Hz
c. 240 Hz
d. 300 Hz
e. 360 Hz
2. Sebuah benda diputar dengan tali yang panjangnya 0,5 m dengan kecepatan -1 sudut sebesar 30 rad.s . Kecepatan linier benda tersebut adalah …..
a. 10 m/s
d. 25 m/s
b. 15 m/s
e. 30 m/s c. 20 m/s.
1
4
3. Jika suatu titik bergerak melingkar dengan periode tetap sebesar detik, maka titik itu bergerak melingkar … a. 1 putaran selama 4 detik dengan laju tetap
b. 4 putaran tiap detik dengan laju anguler berubah
c. 4 putaran tiap detik dengan laju anguler tetap
1
4
d. putaran tiap detik dengan laju anguler berubah e. 4 putaran tiap detik setelah itu diam.
4. Sebuah benda melakukan gerak melingkar beraturan dengan 240 putaran setiap 4π menit. Kecepatan sudutnya adalah ….. -1
a. 2π rad. s -1
b. 4π rad. s -1
c. 2 rad. s -1
d. 4 rad. s
60 -1 π e. rad. s .
5. Sebuah roda berputar dengan kecepatan sudut tetap 15 rad/s. Jika posisi sudut mula-mula 4 rad, maka posisi sudut saat t=5 sekon adalah …..
a. 54 rad
b. 65 rad
c. 79 rad
d. 82 rad e. 108 rad.
6. Sebuah roda yang diameternya 2 meter melakukan 30 putaran tiap menit.
Kecepatan linier suatu titik yang terletak di pinggir roda adalah …..
a. 0,5π m/s
b. π m/s
c. 2π m/s
d. 30π m/s
e. 60π m/s 7. Sebuah roda dengan jari-jari 2 m diputar menempuh 120 putaran/menit. Kecepatan liniernya adalah …..
a. 4 π
b. 8 π
c. 12 π
d. 15 π
e. 20 π
8. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 4 m. Dalam waktu 2
1
6
s benda tersebut mengalami perpindahan sudut sebesar putaran. Periode gerak benda adalah …..
a. 4 s
b. 8 s
c. 12 s
d. 16 s
e. 20 s
9. Sebuah bola bermassa 0,5 kg diikat pada ujung seutas tali yang panjangnya 1,2 m, kemudian diputar dalam suatu lingkaran mendatar. Jika tali hanya mampu menahan tegangan maksimum 60 N, maka kelajuan maksimum bola tersebut sebelum tali putus adalah …… a. 3 m/s
b. 6 m/s
c. 9 m/s
d. 12 m/s
e. 15 m/s 10. Sebuah kipas angina elektrik berjari-jari 20 cm berputar dengan frekuensi 8 Hz. Kecepatan sudutnya adalah ….. -1
a. 8π rad. s -1
b. 16π rad. s -1
c. 40π rad. s -1
d. 80π rad. s -1
e. 160π rad. s
11.Benda bermassa 6 kg bergerak beraturan dalam lintasan melingkar dengan kelajuan 4 m/s. Jika jari-jari lingkaran 100 cm, maka waktu putarnya adalah …..
a. 0,25π s
b. 0,40π s
c. 0,50π s
d. 0,75π s
e. 1,50π s
- -1
12. Sebuah benda tegar berputar dengan kecepatan sudut 110 rad. S . Kecepatan linier suatu benda pada titik yang bergerak 50 cm dari sumbu putar adalah …..
b. 5 m/s
c. 55 m/s
d. 200 m/s
e. 1000 m/s
13. Percepatan sentripental suatu benda yang melakukan gerak melingkar beraturan pada sebuah lintasan dengan jari-jari 120 cm serta kelajuan linier 2,4 m/s adalah 2
a. 0,8 m/s 2
b. 1,5 m/s 2
c. 2,6 m/s 2
d. 3,4 m/s 2
e. 4,8 m/s 14. Sebuah benda bergerak melingkar dengan kecepatan sudut konstan 0,5π rad/s. Dalam waktu 1 menit benda tersebut telah berputar sebanyak …..
a. 15 kali
b. 30 kali
c. 45 kali
d. 61 kali
e. 75 kali 2
15. Sebuah roda mula-mula diam diputar dengan percepatan sudut 2 rad/s . Besar sudut yang disapu jari-jari roda dalam waktu 4 sekon adalah …..
a. 4 rad
b. 8 rad
c. 16 rad
d. 24 rad
e. 32 rad
16. Sebuah benda yang massanya 8 kilogram bergerak melingkar dengan laju 4 m/s dan jari-jari lintasan 8 m. Maka: (1) waktu putarnya 6 π s, 2
(2) besar percepatan sentripetalnya 2 m/s , (3) kecepatan sudutnya 2 rad/s. Pernyataan yang benar adalah …..
a. (1) dan (2)
b. (2) dan (3)
c. (3)
d. (2)
e. (1), (2), (3), dan (4)
17. Dengan bantuan benang 1 m, sebuah benda diputar mendatar sehingga timbul tegangan benang 5 N. Jika massa benda 200 gram, kecepatan angulernya adalah
- -1 -1
a. 50 rad. s -1 -1
d. 2,5 rad. s
b. 25 rad. s -1
e. 0,5 rad. s
c. 5 rad. s
18. Jika sebuah mobil bergerak melingkar beraturan dengan radius r pada kelajuan konstan v, maka pernyataan yang benar adalah …..
v 2 R
a. kecepatan berubah dan percepatan
b. tidak ada gaya yang bekerja pada mobil karena kelajuannya konstan
c. tidak ada perubahan kecepatan karena kelajuannya konstan 2
mv R
d. gaya pada mobil menuju ke pusat lingkaran, dan besarnya 2
v R
e. gaya pada mobil ke luar dari pusat lingkaran, dan besarnya
19. Sebuah benda melakukan gerak melingkar. Jika frekuensinya diperbesar menjadi 3 kali semula, maka gaya sentripetal menjadi …..
1
3
a. kali semula
b. 3 kali semula
c. 1 kali semula
d. 9 kali semula
e. 18 kali semula 20. Satelit yang bergerak dalam lintasan berbentuk lingkaran …..
a. besar kecepatan tetap dan tidak ada gaya yang bekerja padanya
b. besar kecepatan tetap dan percepatan nol
c. besar kecepatan dan percepatannya tetap d. percepatan dan gaya yang bekerja padanya sama dengan nol e. kecepatan sudut dan kecepatan liniernya berubah
21. Benda bermassa 100 gram yang bergerak melingkar dengan jari-jari sebesar 0,5 -2 m dan percepatan sudut 2 rad. s mengalami gaya sentripetal sebesar …..
a. 0,1 N
b. 0,2 N
c. 0,4 N
d. 0,6 N
e. 0,8 N
22. Dua buah roda A dan B saling bersinggungan. Masing-masing memiliki jari-jari sebesar 2 cm dan 6 cm. Jika kecepatan sudut A 12 rad/s, maka kecepatan sudut roda B adalah …..
b. 4 rad/s
c. 6 rad/s
d. 12 rad/s
e. 36 rad/s
3. Roda A dan roda B memiliki frekuensi 50 Hz Dan 20 Hz. Bila jari-jari roda A 10 cm, maka jari-jari roda B adalah …..
a. 10 cm
b. 15 cm A B
c. 20 cm
d. 25 cm
e. 30 cm
24. Sebuah benda dengan massa m diikat dengan seutas tali yang panjangnya R diputar, sehingga benda dan tali berputar pada bidang datar horizontal yang
ω
licin dengan kecepatan sudut . Jika percepatan grafitasi g, maka tegangan tali adalah …..
a. m g
ω
b. m /R 2
ω
c. m /R 2
ω
d. m /R - mg 2
ω
e. m /R + mg
25. Sebuah motor listrik memutar roda A yang berjari-jari 10cm. Roda ini dihubungkan dengan tali karet pada roda lain yang mempunyai jari-jari 50cm seperti pada gambar. Jika motor memberikan kecepatan sudut 200 rad/s pada motor A, maka kecepatan sudut roda B adalah…… a. 4 rad/s
b. 5,6 rad/s
c. 20 rad/s B A
d. 40 rad/s
e. 56 rad/s
26. Sebuah batu bermassa 2 kg diikat dengan tali dan diputar sehingga membentuk lintasan lingkaran vertical dengan jari-jari 0,5 m. Jika kecepatan sudut batu 6 2 rad/s dan g = 10 m/s , maka tegangan tali pada saat batu di titik tertinggi adalah a. 16 N
b. 36 N
c. 56 N
d. 124 N
e. 144 N
27. Benda bermassa 250 gram diputar secara vertical sehingga menempuh lintasan melingkar dengan jari-jari 120 cm. Jika tegangan maksimum tali 60 newton, maka kelajuan linier maksimum benda sebelum tali putus adalah ……..
a. 2,1 m/s
b. 3,1 m/s
c. 4,1 m/s
d. 5,1 m/s
e. 6,1 m/s 28. Dua buah roda yang seporos maka…….
a. arah putaran dan kelajuan linier sama
b. kelajuan linier dan kecepatan sudut sama
c. arah putaran berlawanan dan kelajuan linier sama d. arah putaran dan kecepatan sudutnya sama
d. arah putaran berlawanan dan kecepatan sudut sama
29. Empat buah roda A, B, C, dan D yang masing-masing memiliki jari-jari R = 9 A cm, R B = 3 cm, R c = 50/π cm, dan R D = 5 cm, dihubungkan satu sama lain seperti pada gambar. Jika periode roda A sama dengan 2 sekon, maka kecepatan sudut pada roda D adalah …… C a. 10 rad/s
B A
b. 15 rad/s
c. 20 rad/s
d. 25 rad/s
e. 30 rad/s
30. Roda katrol berputar 30 putaran tiap menit. Frekuensi dan kecepatan sudut roda…… a. 0,5 Hz; 3,14 rad/s
b. 5 Hz; 31,4 rad/s
c. 0,05 Hz; 3,14 rad/s
d. 15 Hz; 3,14 rad/s
e. 25 Hz; 24 rad/s 31. Sebuah satelit berada pada orbit lingkaran yang memiliki periode orbit 10 jam. Besar frekuensi putaran per hari yang dialami satelit adalah ……..
a. 0,24 putaran/hari
c. 24 putaran/hari
d. 240 putaran/hari
e. 2.400 putaran/hari 32. Sebuah pesawat sentrifugal berputar dengan kelajuan konstan 12.000 rpm. Percepatan sentripetal sebuah objek yang berada pada jarak 8 cm dari pusat pesawat sentrifugal tersebut adalah …….. 2 2
a. 1,27 x 10 m/s 3 2
b. 1,27 x 10 m/s 4 2
c. 1,27 x 10 m/s 5 2
d. 1,27 x 10 m/s 6 2
e. 1,27 x 10 m/s
33. Sebuah mobil bergerak menikung pada suatu jalan miring yang licin dengan o 2 sudut kemiringan sebesar 37 . Jika g = 10 m/s dan jari-jari kelengkungan jalan adalah 30 m, maka kelajuan maksimum yang diperkenankan agar mobil tidak terlempar dari jalan adalah …… a. 50 m/s
b. 30 m/s
c. 15 m/s
d. 10 m/s
e. 5 m/s
34. Sebuah piringan berputar dengan kelajuan sudut konstan. Perbandingan kelajuan linier antara dua titik A dan B ke pusat piringan sama dengan setengah kali jarak B ke pusat piringan adalah …..
1
4 a.
1
2 b.
c. 1
d. 2
e. 4
35. Sebuah bola bermassa 0,2 kg diikat dengan tali sepanjang 0,5 m kemudian diputar sehingga melakukan gerak melingkar beraturan dalam bidang vertical. -1 Jika pada saat mencapai titik terendah laju bola 5 ms , maka tegangan tali pada saat itu besarnya…… a. 2 N
b. 8 N
c. 10 N
d. 12 N
e. 18 N
36. Ayunan carnival bergerak melingkar dengan radius 5 m. Untuk menempuh 1 putaran ayunan membutuhkan 4 s. Kecepatan (laju) sudut ayunan adalah .…..
a. 4,9 m/s
b. 5,9 m/s
c. 6,9 m/s
d. 7,9 m/s
e. 8,9 m/s
37. Sebuah jembatan melengkung dengan jari-jari kelengkungan R. Titik pusat kelengkungan ada di bawah jembatan itu. Sebuah mobil dengan berat 4w bergerak dengan kecepatan 2v ketika berada di puncak jembatan. Jika g adalah percepatan gravitasi, maka gaya yang diakibatkan pada jembatan itu oleh mobil tersebut adalah …….. v 2
2 w 1+ R ( ) g a. 2 v
4 w 1+ ( ) gR b. 2
2 v 4 w 1+
( gR ) c. 2 2wv g+R d. 2 v
4 w 1− ( gR ) e.
38. Benda bermassa 0,1 kg diikat dengan seutas tali yang panjangnya 1,0 m,
2
kemudian diputar dengan kelajuan tetap 2 m/s. Jika g = 10 m/s , maka tegangan tali adalah ….. a. 0,4 N
b. 0,5 N
c. 0,6 N
d. 0,8 N
e. 1,0 N
39. Seorang anak duduk di atas kursi pada roda yang berputar vertical. Jika 2 percepatan gravitasi bumi 10 m/s dan jari-jari roda 2,5 m, maka laju maksimum roda itu agar anak tidak terlepas dari tempat duduknya adalah ……
a. 8 m/s
b. 6 m/s
c. 5 m/s
d. 4 m/s
e. 2 m/s
40. Sebuah mobil bergerak melintasi puncak bukit. Jalan yang dilintasi terletak dalam bidang vertical. Apabila kelengkungan jalan itu berjari-jari 30 m dan 2 mobil berjalan dengan laju 36 km/jam, serta percepatan gravitasi bumi 10 m/s , maka gaya tekanan mobil (massa = 600 kg) pada jalan yang dilalui adalah .…..
a. 8.000 N
b. 6.000 N
c. 5.000 N
d. 4.000 N
e. 20.000 N
41. Sebuah bola bekel yang bermassa 300 gram diikat dengan tali ringan kemudian diputar secara horizontal dengan kecepatan sudut tetap
- –1
sebesar 5 rad.s , seperti pada gambar berikut. Besar percepatan sentripetal bola bekel adalah ....
- 2
A. 2,0 ms
- 2
B. 9,0 ms
- 2
40 cm
C. 10,0 ms
- 2
D. 12,5 ms
- 2
E. 16,5 ms 42. Seorang siswa melakukan percobaan gerak melingkar dengan alat sentripetal.
Alat sentripetal diputar horisontal pada jari-jari lintasan tetap 1 m dan banyaknya putaran dihitung tiap 10 sekon. Jika tiap 10 sekon dihasilkan 30 putaran, maka percepatan sentripetalnya adalah.... 2 -2
A. 12 π ms 2 -2
B. 18 π ms 2 -2
C. 24 π ms 2 -2
28 π ms D. 2 -2
E. 36 π ms
C. SOAL TAMBAHAN :