Fisika Soal Keseimbangan Benda Tegar (20 Soal)
1 Februari 2012 Wisnumurti Wicaksono XI IPA 3 SMAN 13
No . 1.
Soal
Jawaban
Kotak lampu digantung pada sebuah pohon dengan menggunakan tali, batang kayu dan engsel seperti terlihat pada gambar berikut ini:
∑τA = 0 Tsin 30o (LAB) – WAC ( LAC ) – WC (LAC)= 0 T (0,5)(7) – (700)(4) – (400)(8) = 0 3,5 T = 6000 T= = 1714,2 N AC = 8 m BC = 1 m Massa batang AC = 70 kg Massa kotak lampu = 40 kg Percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2 Berapa besarnya tegangan tali yang menghubungkan batang kayu dengan pohon? a. b. c. d. e.
2.
1713,2 1715,2 1714,4 1714,2 1417,2
N N N N N
Sebuah bola kecil dengan massa 1,5 kg ditempatkan diujung batang tak bermassa yang panjangnya 2 m.Berapakah momen inersia bola terhadap sumbu diujung batangyang lain dan berapa energy kinetik bola jika batang diputar terhadap sumbu diujungnya dengan kecepatan sudut 10
rad/s? a. 6 b. 2 c. 3 d. 6 e. 6
kg kg kg kg kg
m2 dan 300 J m2 dan 300 J m2 dan 300 J m2 dan 500 J m2 dan 400 J
= 1,5 x 22 = 6 kg m2 EK = =
3
Massa dari pegangan sebuah kopling mobil sport 120 gram. Panjang pegangan kopling 25 cm . Jika supir mobil memutar kopling sehingga membentuk sudut 600 terhadap dasar mobil, berapa momen inersia pegangan kopling tersebut? a. b. c. d. e.
4.
1,875 x 1,775 x 1,575 x 1,778 x 1,877 x
10-3 10-3 10-3 10-3 10-3
kg kg kg kg kg
m2 m2 m2 m2 m2
Bola volley bermassa 1000 gram diputar melalui pusatnya. Jika jarijarinya 30 cm, berapa momen inersia bola volley tersebut? a. b. c. d. e.
kg kg kg kg kg
m2 m2 m2 m2 m2
Momen inersia bola
Energi kinetik bola 2
x 6 x 102 = 300 J
Sudut pegangan kopling terhadap sumbu putar adalah 300 . Berarti momen inersia nya
= 0,12 . (0,25)2 .sin2 30 = 1,875 x 10-3 kg m2
Momen inersia bola volley =
kg m2
5.
Lima titik massa tersusun seperti gambar berikut!
a) poros putar sumbu X
b) poros putar sumbu Y
m1 = 1 kg, m2 = 2 kg , m3 = 3 kg, m4 = 4 kg, m5 = 5 kg Berapa momen inersianya jikaporos putar sumbu X dan sumbu Y? a. b. c. d. e. 6.
10 kgm2 dan 6 kgm2 10 kgm2 dan 60 kgm2 6 kgm2 dan 10 kgm2 16 kgm2 dan 6 kgm2 10 kgm2 dan 61 kgm2
Batang AB memiliki 400 N . Engsel ditempatkan di A dan di titik C diikat pada tembok dengan seutas tali tak bermassa. Jika system seimbang, berapa tegangan tali dan besar gaya engselnya (sin 530 = 0,8)?
a. b. c. d. e.
3617 N 7361 N 6371 N 3716 N 6713 N
L.cos 53 . 2000 N +
L cos 53 . 400 N = T
T = 3617 N
sin 53
7.
Seorang anak bermassa 50 kg berdiri diatas tong 50 kg diatas sebuah papan kayu bermassa 200 kg yang bertumpu pada tonggak A dan C.
WB = Wanak + Wtong = 1000 N Jika jarak anak dari titik A adalah 1 meter dan panjang papan kayu AC adalah 4 m, berapa gaya yang dialami tonggak A? a. b. c. d. e.
8.
a) Mencari gaya yang dialami tonggak A, titik C jadikan poros
1755 N 2333 N 1400 N 1740 N 1750 N
Sebuah ember berikut isinya bermassa m = 20 kg dihubungkan dengan tali pada sebuah katrol berbentuk silinder pejal bermassa M = 10 kg. Ember mula-mula ditahan dalam kondisi diam kemudian dilepaskan.
a) percepatan gerak turunnya benda m Tinjau katrol :
Jika jari-jari katrol 25 cm dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 berapa percepatan gerak turunnya benda m?
a. b. c. d. e.
9.
5 6 7 8 9
m/s2 m/s2 m/s2 m/s2 m/s2
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.
Berapa kecepatan bola saat tiba di ujung bawah bidang miring? a. b. c. d. e.
10 m/s 15 m/s 20 m/s 25 m/s 30 m/s
(Persamaan 1) Tinjau benda m :
(Persamaan 2) Gabung 1 dan 2:
10.
Berapa letak titik berat bangun berikut terhadap alasnya?
Bidang 1 (Persegi panjang utuh) A1 = (180 x 90) = 16200 Y1 = (180/2) = 90 Bidang 2 (lubang segitiga) A2 = 1/2(90 x 90) = 4050 Y2 = 180 − (90/3) = 150 Letak Yo :
a. 70 cm b. 75 cm c. 80 cm d. 85 cm e. 90 cm 11.
Sebuah tangga seberat 500 N di letakkan pada dinding selasar sebuah hotel seperti gambar di bawah ini!
Jika dinding selasar licin, lantai diujung lain tangga kasar dan tangga tepat akan tergelincir, Berapa koefisien gesekan antara lantai dan tangga? a.
Jumlah gaya pada sumbu Y (garis vertikal) harus nol :
b. c. d.
Jumlah torsi di B juga harus nol :
e.
Jumlah gaya sumbu X (garis horizontal) juga nol :
12.
Empat buah gaya masing-masing : F1 = 100 N F2 = 50 N F3 = 25 N F4 = 10 N bekerja pada benda yang memiliki poros putar di titik P seperti ditunjukkan gambar berikut!
Jika ABCD adalah persegi dengan sisi 4 meter, dan tan 53o = 4/3, Berapa besarnya momen gaya yang bekerja pada benda dan tentukan arah putaran gerak benda?
a. b. c. d. e.
13.
120 Nm 125 Nm 127 Nm 150 Nm 130 Nm
Berapa letak titik berat bangun berikut terhadap alasnya?
Bagi bangun menjadi dua, persegi di bagian bawah dan segitiga sama kaki di bagian atas. Data : Bidang 1 (persegi) A1 = (90 x 90) = 8100 Y1 = 90/2 = 45 Bidang 2 (segitiga) A2 = 1/2(90 x 90) = 4050 Y2 = 1/3(90) + 90 = 120 Letak Yo :
a. b. c. d. e. 14.
55 cm 60 cm 65 cm 70 cm 75 cm
Dua buah ember dihubungkan dengan tali dan katrol berjari-jari 10 cm, ditahan dalam kondisi diam kemudian dilepas seperti gambar berikut!
a) percepatan gerak ember Tinjau katrol
Tinjau ember 1
Jika massa m1 = 5 kg , m2 = 3 kg dan massa katrol M = 4 kg, berapa percepatan gerak ember?
a. b. c. d. e.
1,5 m/s2 1 m/s2 2 m/s2 3,5 m/s2 2,5 m/s2
( Persamaan 2 ) Tinjau ember 2
( Persamaan 3 ) Gabung 2 dan 3
( Persamaan 4 ) Gabung 1 dan 4
15.
Sebuah tabung pejal disambung dengan kerucut pejal seperti pada gambar berikut!
Bangun 1 (Tabung pejal) V1 = π r2 t = 12π r2 X1 = 6 Bangun 2 (Kerucut pejal) V2 = 1/3 π r2 t = 4 π r2 X2 = 12 + (1/4 t) = 12 + 3 = 15 Letak Xo :
Berapa letak titik berat bangun tersebut terhadap garis AB?
a. b.
cm cm
c.
cm
d.
cm
e. 16.
Sebuah batang homogen dengan berat 500 N menopang suatu beban seperti pada gambar . JIka tegangan tali horizontal hanya mampu menahan 3000 N dan tan , berapa beban maksimum yang dapat ditopang oleh batang?
T.L = L . 500 N + 0,625 L . W 3000 = . 500 + 0,625 W W = 4400 N
a. b. c. d. e. 17.
4400 N 3400 N 2400 N 1400 N 5400 N
Empat buah gaya masing-masing : F1 = 10 N F2 = 10 N F3 = 10 N F4 = 10 N dan panjang AB = BC = CD = DE = 1 meter
a) poros putar di titik A
(+) menunjukkan bahwa putaran searah jarum jam.
b) poros putar di titik D
Dengan mengabaikan berat batang AE, Berapa momen gaya yang bekerja pada batang dan arah putarannya jika poros putar ada di titik A dan D?
(-) menunjukkan bahwa putaran berlawanan arah dengan jarum jam
a. -90 Nm dan -30 Nm b. 90 Nm dan -30 Nm c. -90 Nm dan 30 Nm d. 90 Nm dan 30 Nm e. -90 Nm dan -35 Nm 18.
Susunan 3 buah massa titik seperti gambar berikut!
a) poros P
b) poros Q
Jika m1 = 1 kg, m2 = 2 kg dan m3 = 3 kg, Berapa momen inersia sistem tersebut jika diputar menurut poros P dan Q?
a. b. c. d. e.
4 kgm2 dan 14 kgm2 14 kgm2 dan 14 kgm2 14 kgm2 dan 4 kgm2 41 kgm2 dan 14 kgm2 44 kgm2 dan 4 kgm2
19.
Seorang anak bermassa 100 kg berada diatas jembatan papan kayu bermassa 100 kg yang diletakkan di atas dua tonggak A dan C tanpa dipaku. Sebuah tong berisi air bermassa total 50 kg diletakkan di titik B. Titik C jadikan poros, saat papan tepat akan terbalik NA = 0
Jika jarak AB = 2 m, BC = 3 m dan AD = 8 m, berapa jarak terjauh anak dapat melangkah dari titik C agar papan kayu tidak terbalik? a. b. c. d. e.
5 meter 2,5 meter 2,75 meter 5,25 meter 4 meter
20. Sebuah bola pejal yang sedang menggelinding megalami perubahan kecepatan dari 1 m/s menjadi 2 m/s selama 0,1 s. Massa bola adalah 8 kg dan jari-jarinya 7 cm. Berapakah momen gaya yang bekerja pada bola selama selang waktu tersebut? a. b. c. d. e.
Diketahui : = 1 m/s = 2 m/s M = 8 kg R = 7 cm = 0,07 cm
Kecepatan sudut bola mula-mula : ω1 = Kecepatan sudut bola akhir : ω2 = Momen inersia bola terhadap pusat massa :
= = Momentum sudut mula-mula: ω1 = 0,016 x 14,3 = 0,23 kg m2/s Momentum sudut akhir : ω2 = 0,016 x 28,6= 0,46 kg m2/s Perubahan momentum sudut : = 0,46 – 0,23 = 0,23 kgm2/s Momen gaya yang bekerja pada benda :
