Soal dan Penyelesaian Fisika SMA - Gerak Melingkar Vertikal ialah Gerak berupa bulat dengan arah vertikal. Contoh: sebuah benda diikat pada ujung sebuah tali lalu diputar dalam arah vertikal, maka benda akan bergerak melingkar vertikal.
Ketika benda melaksanakan gerak melingkar vertikal, maka besar tegangan tali setiap kedudukan benda akan berbeda, termasuk pada titik terendah dan titik tertinggi. Ketika benda berada pada titik terendah, maka tegangan tali akan bernilai maksimum dan ketika benda berada pada titik tertinggi, maka tegangan tali akan bernilai minimum.
Berdasarkan gambar di atas, tegangan tali pada masing-masing titik sebagai berikut :
\[\\T=F\pm W\cos \theta \\\\F=m\frac {v^2}{R}=m\omega ^{2}R\\\\W=mg\]aturan penggunaan:
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$\displaystyle \\\Delta T=T_B-T_A\\\Delta T=F+W-(F+W) \\\Delta T=2mg\\\Delta T=2(0,2)10=4N$
2. Sebuah kendaraan beroda empat melewati suatu gundukan jalan yang berupa busur bulat dengan jari-jari 8 m. Bila g = 10 m/s2. Berapakah kecepatan maksimum kendaraan beroda empat ketika melewati daerah tertinggi semoga ban kendaraan beroda empat tetap menyentuh jalan?
Jawaban Fisika Pak Dimpun: $\displaystyle \\v=\sqrt{gR}\\v=\sqrt{10(8,1)}\\v=\sqrt{81}\\v=9ms^{-1}$
3. Sebuah watu dengan massa 2 kg diikat dengan tali dan diputar sehingga lintasan berbentuk bulat vertikal dengan jari-jari 0,5 m. Jika kecepatan sudut watu 6 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada ketika watu di titik tertinggi ialah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$\displaystyle \\T_A=F-W\\T_A=m\omega ^2.R-mg\\T_A=2(6) ^2.(0,5)-2(10)\\T_A=16N$
4. Sebuah benda dengan massa 5 kg diikat dengan tali, berputar dalam suatu bidang vertikal. Lintasan dalam bidang itu ialah berjari-jari 1,5 m. Jika kecepatan sudut tetap 2 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada ketika benda itu di titik terendah ialah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$\displaystyle \\T_B=F+W\\T_B=m\omega ^2.R+mg\\T_A=5(2) ^2.(1,5)+5(10)\\T_B=80N$
Ketika benda melaksanakan gerak melingkar vertikal, maka besar tegangan tali setiap kedudukan benda akan berbeda, termasuk pada titik terendah dan titik tertinggi. Ketika benda berada pada titik terendah, maka tegangan tali akan bernilai maksimum dan ketika benda berada pada titik tertinggi, maka tegangan tali akan bernilai minimum.
Berdasarkan gambar di atas, tegangan tali pada masing-masing titik sebagai berikut :\[\\T=F\pm W\cos \theta \\\\F=m\frac {v^2}{R}=m\omega ^{2}R\\\\W=mg\]aturan penggunaan:
- gunakan + jika posisi benda di atas BD
- gunakan - jika posisi benda di bawah BD
- θ, sudut yang dibuat tali dengan garis AC
- di Titik Tertinggi (A);$\displaystyle \\T_A=F- W$
- di Titik Terendah (C);$\displaystyle \\T_C=F+ W$
- di titik B; $\displaystyle \\T_B=F$
- di titik F; $\displaystyle \\T_A=F- W\cos \theta$
- di Titik Tertinggi (A);$\displaystyle \\v=\sqrt{gR}$
- di Titik Terendah (C);$\displaystyle \\v=\sqrt{5gR}$
Soal Gerak Melingkar Vertikal dan Penyelesaian:
1. Sebuah benda bermassa 0,2kg diikat dengan seutas tali lalu diputar secara vertikal sehingga benda bergerak melingkar dengan jari-jari 30 cm dan kecepatan 6 m/s. Tentukan selisih tegangan tali di titik tertinggi dengan tegangan tali di titik terendah.Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$\displaystyle \\\Delta T=T_B-T_A\\\Delta T=F+W-(F+W) \\\Delta T=2mg\\\Delta T=2(0,2)10=4N$
2. Sebuah kendaraan beroda empat melewati suatu gundukan jalan yang berupa busur bulat dengan jari-jari 8 m. Bila g = 10 m/s2. Berapakah kecepatan maksimum kendaraan beroda empat ketika melewati daerah tertinggi semoga ban kendaraan beroda empat tetap menyentuh jalan?
Jawaban Fisika Pak Dimpun: $\displaystyle \\v=\sqrt{gR}\\v=\sqrt{10(8,1)}\\v=\sqrt{81}\\v=9ms^{-1}$
3. Sebuah watu dengan massa 2 kg diikat dengan tali dan diputar sehingga lintasan berbentuk bulat vertikal dengan jari-jari 0,5 m. Jika kecepatan sudut watu 6 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada ketika watu di titik tertinggi ialah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$\displaystyle \\T_A=F-W\\T_A=m\omega ^2.R-mg\\T_A=2(6) ^2.(0,5)-2(10)\\T_A=16N$
4. Sebuah benda dengan massa 5 kg diikat dengan tali, berputar dalam suatu bidang vertikal. Lintasan dalam bidang itu ialah berjari-jari 1,5 m. Jika kecepatan sudut tetap 2 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada ketika benda itu di titik terendah ialah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$\displaystyle \\T_B=F+W\\T_B=m\omega ^2.R+mg\\T_A=5(2) ^2.(1,5)+5(10)\\T_B=80N$
Post a Comment (0)