Home PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Dinamika Translasi Dan Rotasi

Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Dinamika Translasi Dan Rotasi

by CerdaskanKita

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal dinamika translasi dan dinamika rotasi ini mencakup sedikit subtopik dalam kepingan dinamika partikel yaitu aturan Newton ihwal gerak, gaya gesek, gaya normal, momen gaya, aturan kekekalan momentum sudut, momen inersia, energi kinetik rotasi, dan kesetimbangan benda tegar. Dari sedikit soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika, model soal ihwal dinamika partikel yang kerap keluar antara lain memilih percepatan benda gabungan, memilih percepatan total pada benda yang bergerak rotasi, membandingkan momen inersia silinder berlubang dengan silinder perjal yang massa dan bahannya sama, menganalisis besar momentum linear dan momentum sudut suatu benda, memilih faktor-faktor yang menghipnotis momen inersia benda berotasi, memilih energi kinetik total benda menggelinding, memilih berat benda biar sistem setimbang, memilih jari-jari bidang lengkung lintasan benda, memilih gaya minimum biar roda sanggup bergerak naik, dan memilih berat beban yang dipikul oleh roda truk.

Soal 1
Gaya (F) sebesar 12 N bekerja pada sebuah benda yang massanya m1 menjadikan percepatan m1 sebesar 8 m/s2. Jika F bekerja pada benda bermassa m2 maka percepatan yang ditimbulkannya merupakan 2 m/s2. Jika F bekerja pada benda bermassa m1 + m2, maka percepatan benda itu merupakan …
A. 1,2 m/s2
B. 1,6 m/s2
C. 2,4 m/s2
D. 3,0 m/s2
E. 3,6 m/s2

Pembahasan :
Dik : F = 12 N, a1 = 8 m/s2, a2 = 2 m/s2, m3 = m1 + m2

Massa benda pertama:
⇒ F = m.a
⇒ m1 = F/a1
⇒ m1 = 12/8
⇒ m1 = 1,5 kg

Massa benda kedua:
⇒ m2 = F/a2
⇒ m2 = 12/2
⇒ m2 = 6 kg

Percepatan benda ketiga:
⇒ a3 = F/m3

⇒ a3 = F
m1 + m2
⇒ a3 = 12
1,5 + 6

⇒ a3 = 12/7,5
⇒ a3 = 1,6 m/s2

Jawaban : B

Soal 2
Dari keadaan diam, benda tegar melaksanakan gerak rotasi dengan percepatan sudut 15 rad/s2. Titik A berada pada benda tersebut, berjarak 10 cm dari sumbu putar. Tepat sesudah benda bergerak rotasi selama 0,4 sekon, A mengalami percepatan total sebesar ….
A. 1,5 m/s2
B. 2,1 m/s2
C. 3,6 m/s2
D. 3,9 m/s2
E. 5,1 m/s2

Pembahasan :
Dik : α = 15 rad/s2, R = 10 cm = 0,1 m, t = 0,4 s

Benda yang melaksanakan gerak rotasi mengalami dua percepatan yaitu:
1. Percepatan sentripetal (as)
2. Percepatan tangensial (at)

Percepatan sentripetal:
⇒ as = ω2 R
⇒ as = (ωo + α.t)2 R
⇒ as = (0 + 15.0,4)2 R
⇒ as = (6)2 (0,1)
⇒ as = 3,6 m/s2

Percepatan tangensial:
⇒ at = α.R
⇒ at = 15 (0,1)
⇒ at = 1,5 m/s2

Percepatan total:
⇒ atotal = √as2 + at2
⇒ atotal = √(3,6)2 + (1,5)2
⇒ atotal = √12,96 + 2,25
⇒ atotal = √15,21
⇒ atotal = 3,9 m/s2

Jawaban : D

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Cahaya dan Alat Optik

Baca Juga:   Model Soal Sbmptn Getaran & Gelombang

Soal 3
Sebuah silinder berlubang memiliki momen inersia lebih besar daripada silinder pejal yang terbuat dari materi yang sama serta terdapat massa yang sama.

SEBAB

Untuk memperlihatkan percepatan sudut pada sebuah benda berlubang diharapkan lebih kaya tenaga putaran.

Pembahasan :
Momen inersia silinder berlubang
⇒ I = MR2

Momone inersia silinder pejal
⇒ I = ½MR2

Dari rumus di atas sanggup kita lihat bahwa momen inersia bergantung pada massa benda. Jika massa silinder berlubang sama dengan massa silinder pejal, maka momen inersia silinder berlubang akan lebih besar (dengan perkiraan R keduanya sama).

Benda berlubang umumnya memiliki momen inersia yang lebih besar dari benda pejal sesampai kemudian dibutuhkan momen gaya yang lebih besar untuk memperlihatkan percepatan sudut pada sebuah benda berlubang. Oleh alasannya ialah itu dibutuhkan tenaga putar yang lebih besar pada benda berlubang.

Jadi, pernyataan benar alasan benar tenamun tak memperlihatkan alasannya ialah akibat.

Jawaban : B

Soal 4
Sebuah balok bergerak pada permukaan meja dengan lintasan berbentuk bulat berjari-jari r dengan kecepatan sudut tetap. Penyataan yang benar berkaitan dengan mementum linier dan momentum sudut balok merupakan …
(1) Momentum linier tetap
(2) Momentum sudut tetap
(3) Momentum sudut berubah
(4) Momentum linier berubah

Pembahasan :
Momentum sudut merupakan hasil kali momen inersia dengan kecepatan sudut. Sedangkan momnetum linier merupakan hasil kali massa dengan kecepatan linier.

Momentum sudut :
⇒ L = I.ω

Momentum linier :
⇒ p = m.v = m.ω.R

Karena kecepatan sudut ω tetap (besar dan arahnya tetap), maka besar dan arah momentum sudut juga tetap. Arah momentum sudut tegak lurus ke atas ke bawah permukaan meja bergantung arah rotasi balok.

Dari rumus momentum linier terlihat bahwa momentum liner berbanding lurus dengan kecepatan sudut. Karena besar kecepatan sudut dan R tetap, maka besar momentum linier juga tetap.

Meski besar momentum linear tetap, tenamun arahnya berubah. Arah momentum linier selalu berubah bergantung pada arah kecepatan linier balok yang selalu menyinggung lintasan.

Jadi, opsi yang benar merupakan 2 dan 4.

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Energi dan Daya Listrik.

Soal 5
Momen inersia atau momen kelembaman suatu benda yang berputar bergantung pada …
(1) Momen gaya yang bekerja pada benda
(2) Letak sumbu putar
(3) Percepatan benda
(4) Massa benda

Baca Juga:   Kumpulan Model Soal Sbmptn Kinematika Gerak Lurus

Pembahasan : 
Momen inersia atau momen kelembaman merupakan besaran yang analog dengan massa untuk gerak rotasi. Besar momen inersi sanggup ditentukan dengan rumus :
I = k.m.r2

Dengan :
I = momen inersia
k = bergantung pada jenis benda
m = massa benda
r = letak sumbu putar

Jadi, momen inersia suatu benda yang berputar bergantung pada jenis benda, massa benda, dan letak sumbu putar. Opsi yang benar merupakan 2 dan 4.

Jawaban : C

Soal 6
Bola pejal terbuat dari besi menggelinding pada lantai datar dengan laju 15 m/s. Jika massa bola 2 kg dan diameternya 40 cm, maka energi kinetik total bola itu merupakan …
A. 90 J
B. 225 J
C. 315 J
D. 400 J
E. 525 J

Pembahasan :
Dik : v = 15 m/s, m = 2 kg, d = 40 cm, r = 20 cm = 0,2 m, k = ⅖ (bola pejal)

Benda yang menggelinding bergerak secara rotasi dan translasi sesampai kemudian terdapat dua energi kinetik yaitu energi kinetik rotasi dan energi kinetik translasi.

⇒ Ek = Ek rotasi + Ek translasi
⇒ Ek = ½ I.ω2+ ½m.v2
⇒ Ek = ½ (k.m.r2).ω2 + ½m.v2
⇒ Ek = ½ (k.m.r2).(v/r)2 + ½m.v2
⇒ Ek = ½ k.m.v2 + ½m.v2
⇒ Ek = ½ m.v2 (k + 1)
⇒ Ek = ½ (2).(15)2 (⅖ + 1)
⇒ Ek = 225 (7/5)
⇒ Ek = 315 J

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Teori Relativitas Khusus.

Soal 7
Pada gambar sistem katrol berat benda A dan E masing-masing 100 N dan 10 N.

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal dinamika translasi dan dinamika rotasi  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Dinamika Translasi dan Rotasi

Jika tali AC horizontal dan tali AB sejajar bidang, serta bidang miring dan katrol licin, maka sistem akan setimbang untuk berat D sebesar …
A. 50,5 N
B. 58,5 N
C. 62,5 N
D. 72,5 N
E. 81,5 N

Pembahasan :
Dik : WA = 100 N, WE = 10 N

Gambarkan garis-garis gayanya:
Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal dinamika translasi dan dinamika rotasi  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Dinamika Translasi dan Rotasi
Karena sistem setimbang, berarti ketiga benda tak bergerak sesampai kemudian berlaku aturan Newton pertama.

Tinjau benda E:
⇒ ∑F = 0
⇒ T1 – WE = 0
⇒ T1 = WE
⇒ T1 = 10 N

Tinjau benda A pada sumbu x:
⇒ ∑Fx = 0
⇒ T2 – T1 cos 30o – WA sin 30o = 0
⇒ T2 = T1 cos 30o + WA sin 30o
⇒ T2 = 10(½√3) + 100(½)
⇒ T2 = 8,5 + 50
⇒ T2 = 58,5 N

Tinjau benda D:
⇒ ∑F = 0
⇒ T2 – WD = 0
⇒ T2 = WD 
⇒ WD = 58,5 N

Jadi, sistem akan setimbang untuk berat D sama dengan 58,5 N.

Jawaban : B

Soal 8
Sebuah balok bermassa 2 kg mula-mula membisu dilepas dari puncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat bulat dengan jari-jari R. Kemudian balok meluncur pada bidang datar dan berhenti di B yang berjarak 3 m dari titik awal bidang datar A.
Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal dinamika translasi dan dinamika rotasi  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Dinamika Translasi dan Rotasi
Jika bidang lengkung tersebut licin lagikan gaya gesek antara balok dan bidang datar merupakan 8 N, maka R sama dengan …
A. 0,2 m
B. 0,5 m
C. 1,2 m
D. 1,5 m
E. 1,6 m

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Gaya, Bisnis Dan Energi

Pembahasan :
Dik : m = 2kg, r = R, vo = 0, s = 3 m, Fg = 8 N

Dari rumus gaya gesek:
⇒ Fg = μ.N
⇒ Fg = R/s .N
⇒ Fg = R/s (m.g)
⇒ 8 = R/3 (2.10)
⇒ 8 = 20R/3
⇒ 24 = 20R
⇒ R = 24/20
⇒ 1,2 m

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Termodinamika dan Kinetik Gas.

Soal 9
Sebuah roda akan dinaikkan pada anak tangga menyerupai pada gambar berikut:
Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal dinamika translasi dan dinamika rotasi  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Dinamika Translasi dan Rotasi
Jika jari-jari sama dengan R, berat roda sama dengan W, tinggi anak tangga sama dengan h, maka gaya F minimum yang dibutuhkan biar roda tersebut sanggup naik merupakan …
A. W(R – h)
B. W(2Rh – h2)½/ (R – h)
C. W(2Rh – h2)
D. W(R – h)/R
E. Wh/(R – h)

Pembahasan :
Berdasarkan aturan Newton I
Pada sumbu-x
⇒ ∑Fx = 0
⇒ F – N cos θ = 0
⇒ F = N cos θ

Pada sumbu-y
⇒ ∑Fy = 0
⇒ N sin θ – W = 0
⇒ W = N sin θ

Jika dibandingkan:

F  = N cos θ
W N sin θ
F  = cos θ
W sin θ
⇒ F = W cos θ
sin θ

Rumus untuk sin :

⇒ sin θ = R – h
R

Rumus untuk cos :
⇒ cos θ = √1 – sin2 θ
⇒ cos θ = √1 – {(R-h)/R}2

⇒ cos θ = 2Rh – h2
R

Dengan demikian kita peroleh:

⇒ F = W cos θ
sin θ
⇒ F = W (√2Rh – h2)/R
(R – h)/R
⇒ F = W (2Rh – h2)½
R – h
Jawaban : B

Soal 10
Jarak sumbu kedua roda depan terhadap sumbu kedua roda belakang sebuah truk yang bermassa 3000 kg merupakan 3 meter. Pusat massa truk terletak 2 meter di belakang roda muka. Maka beban yang dipikul oleh kedua roda depan truk tersebut merupakan …
A. 5 kN
B. 10 kN
C. 15 kN
D. 20 kN
E. 25 kN

Pembahasan :
Dik : m = 3000 kg,  LA = 3 m, L = 3 – 2 = 1 m

Ilustrasi jarak roda depan dan roda belakang
Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal dinamika translasi dan dinamika rotasi  Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Dinamika Translasi dan Rotasi
Berat beban yang dipikul oleh roda depan sama dengan gaya normal di A. Berdasarkan syarat kesetimbangan, maka berlaku:
⇒ ∑τ = 0
⇒ W.L – NA.LA = 0
⇒ W.L = NA.LA
⇒ m.g.L = NA.LA
⇒ 3000 (10)(1) = NA.(3)
⇒ 30.000 = 3NA
⇒ NA = 10.000 N
⇒ NA = 10 kN.

Jawaban : B

You may also like