1. Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan Pembahasan Dinamika Rotasi, Materi Fisika kelas 2
SMA.
Penekanan pada kasus dengan penggunaan persamaan Σ τ = Iα dan Σ F = ma, momen inersia
(silinder dan bola pejal), kasus Energi kinetik translasi-rotasi dan hubungan-hubungan antara
besaran gerak rotasi dan translasi.
Soal No. 1
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.
Jika jari-jari katrol 25 cm dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2
tentukan :
a) percepatan gerak turunnya benda m
b) percepatan sudut katrol
c) tegangan tali
Pembahasan
a) percepatan gerak turunnya benda m
Tinjau katrol :

2. (Persamaan 1)
Tinjau benda m :
(Persamaan 2)
Gabung 1 dan 2:
b) percepatan sudut katrol
c) tegangan tali
Soal No. 2
Dua buah ember dihubungkan dengan tali dan katrol berjari-jari 10 cm, ditahan dalam kondisi
diam kemudian dilepas seperti gambar berikut!

3. Jika massa m1 = 5 kg , m2 = 3 kg dan massa katrol M = 4 kg, tentukan :
a) percepatan gerak ember
b) tegangan tali pada ember 1
c) tegangan tali pada ember 2
Pembahasan
a) percepatan gerak ember
Tinjau katrol
Tinjau ember 1
( Persamaan 2 )
Tinjau ember 2
( Persamaan 3 )
Gabung 2 dan 3

4. ( Persamaan 4 )
Gabung 1 dan 4
b) tegangan tali pada ember 1
Dari persamaan 2
c) tegangan tali pada ember 2
Dari persamaan 3
Soal No. 3
Sebuah katrol silinder pejal dengan massa M = 4 kg berjari-jari 20 cm dihubungkan dengan dua
buah massa m1 = 5 kg dan m2 = 3 kg m1 = 3 kg dan m2 = 5 kg dalam kondisi tertahan diam
kemudian dilepaskan.
Jika lantai dibawah m1 licin , tentukan percepatan gerak kedua massa!
Pembahasan
Tinjau katrol M

5. ( Persamaan 1 )
Tinjau m2
( Persamaan 2 )
Tinjau m1
( Persamaan 3 )
Gabung 2 dan 3
( Persamaan 4 )
Soal No. 4
Sebuah silinder pejal bermassa 10 kg berada diatas permukaan yang kasar ditarik gaya F = 50 N
seperti diperlihatkan gambar berikut!

6. Tentukan percepatan gerak silinder jika jari-jarinya adalah 40 cm!
Pembahasan
Tinjau gaya-gaya pada silinder :
( Persamaan 1 )
( Persamaan 2 )
Gabung 1 dan 2
Soal No. 5
Bola pejal bermassa 10 kg mula-mula diam kemudian dilepaskan dari ujung sebuah bidang

7. miring dan mulai bergerak transalasi rotasi. Jari-jari bola adalah 1 meter, dan ketinggian h = 28
m.
Tentukan kecepatan bola saat tiba di ujung bawah bidang miring!
Pembahasan
Hukum Kekekalan Energi Mekanik :
Soal No. 6
Silinder pejal dengan jari-jari 5 cm bermassa 0,25 kg bertranslasi dengan kelajuan linear 4 m/s.
Tentukan energi kinetik silinder jika selain bertranslasi silinder juga berotasi!
Pembahasan
Data dari soal:
m = 0,25 kg
r = 5 cm = 0,05 m
v = 4 m/s
Ek =.....
Energi kinetik total dari Silinder pejal

8. Soal No. 7
Pada gambar di bawah roda katrol pejal C berputar melepaskan diri dari lilitan tali.
Massa roda C adalah 300 gram. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s2
, maka tegangan tali T
adalah....
A. 1 N
B. 1,5 N
C. 2 N
D. 3,3 N
E. 4 N
(Soal Ebtanas 1999)
Pembahasan
Gaya yang bekerja pada katrol

9. Hukum Newton untuk gerak translasi katrol
(Persamaan 1)
Dari gerak rotasi katrol
(Persamaan 2)
Gabungkan
Rumus jadi untuk kasus di atas adalah
Soal No. 8
Sebuah katrol bentuknya silinder pejal dengan massa M = 4 kg ditarik dengan gaya F hingga
berotasi dengan percepatan sudut sebesar 5 rad/s2
.
Jika jari-jari katrol adalah 20 cm, tentukan besarnya gaya F tersebut ! Gunakan momen inersia

10. katrol I = 1
/2 Mr2
Pembahasan
Data
M = 4 kg
r = 20 cm = 0,2 m
α = 5 rad/s2
F =…
Gaya yang bekerja pada katrol dan jaraknya, gaya berat w, tidak usah diikutkan, karena
posisinya tepat di poros, jadi tidak menghasilkan putaran.
Jumlah torsi (perkalian gaya dengan jaraknya) harus sama dengan Iα. Sehingga
Soal No. 9
Sebuah silinder pejal dan sebuah bola pejal menggelinding pada suatu bidang miring dari
keadaan diam bersamaan. Ketinggian bidang miring adalah h meter.
a) Tentukan perbandingan kelajuan silinder dan bola saat tiba di dasar bidang miring.
b) Manakah yang tiba lebih dahulu di dasar bidang miring antara dua benda tersebut?

11. Pembahasan
Seperti soal nomor 5, kelajuan saat di dasar bidang.
dengan I = nmr2
, h1 = h dan v2 = v,
Coret sesama m dan r,
Diperoleh rumus jadi untuk kasus ini:
Diterapkan untuk mencari perbandingan laju silinder dan laju bola, 2g dan h sama, sehingga
tinggal pengaruh n saja. Untuk silinder n = 1/2 dan untuk bola n = 2/5, diambil dari rumus
momen inersia masing-masing. Sehingga
a) perbandingannya:

12. b) laju bola lebih besar dari laju silinder, jadi sampai lebih dulu.
Soal No. 10
Seorang penari balet berputar 3 putaran/sekon dengan kedua tangannya direntangkan. Pada saat
itu momen inersia penari 8 kg m2
. Kemudian lengannya dirapatkan sehingga momen inersianya
menjadi 2 kg m2
. Frekuensi putaran sekarang menjadi......
A. 10 putaran/sekon
B. 12 putaran/sekon
C. 16 putaran/sekon
D. 24 putaran/sekon
E. 48 putaran/sekon
(ebt 97)
Pembahasan
Data:
ω1 = 3 putaran/s
I1 = 8 kg m2
I2 = 2 kg m2
ω2 =.....
Dengan kekekalan momentum sudut:
diperoleh frekuensi sudut atau kecepatan sudut yang baru:
Read more: http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/12-dinamika-gerak-
rotasi#ixzz1UzXXalIX