Soal 1
Sebuah mobil menempuh tikungan pada jalan datar yang memiliki jari jari kelengkungan 25 m. Koefisien gesekan statis antara ban dan jalan adalah 0.40 dan g = 10 m/s². Berapakah kelajuan maksimum yg diperbolehkan agar mobil dapat menikung tanpa slip.
Answer:
kelajuan maksimum yg diperbolehkan agar mobil dapat menikung tanpa slip adalah
vmaks = (µsgr)1/2
vmaks = [(0.4)(10 m/s2)(25 m)]1/2 = 10 m/s
Soal 2
Sebuah uang logam diletakan pada ujung suatu meja putar yang memiliki jari jari 15 cm. Jika meja putar berputar dengan kelajuan 30 rpm (putaran per menit) tentukan koefisien gesekan minimum agar uang logam tidak bergeser terhadap permukaan meja (g = 9,8 m/s2).
Jawab:
Jika permukaan licin, uang logam akan berser ke arah tepi meja, oleh karena permukaan kasar maka uang logam akan mengalami gaya gesek yang arahnya menuju pusat meja dan gaya gesek ini berperilaku sebagai gaya sentripetal, sehingga dapat kita tuliskan
fs = mω2r
µsmg = mω2r
µs = ω2r/g
µs = (30 x 2π/60 s)2(0.15 m)/(9,8 m/s2) = 0,151
Soal 3
Seorang pembalap motor melaju dengan kelajuan 72 km/jam pada suatu jalan datar, menempuh suatu belokan pada suatu titik dimana jari-jari kelengkungan belokan adalah 20 m (g = 10 m/s2). Untuk menghindari motornya meluncur mengikuti garis lurus, pembalap memiringkan badannya membentuk sudut α terhadap vertikal. Tentukan sin α minimum agar pembalap tidak meluncur?
Jawab:
∑Fx = maGaya gesek arahnya menuju pusat lintasan melingkar, maka gaya gesek itu berperilaku sebagai gaya gesek, maka
fs = mv2/r
dan
∑Fy = 0
N = mg,
Sehingga dari gambar kita peroleh
tan α = fs/N
tan α = v2/gr
tan α = (20 m/s)2/[(10 m/s2)(20 m)] = 2
α = 63,40
sin α = 0,894
Soal 4
(a) Tikungan pada sebuah jalan memiliki jari jari kelengkungan 60 m, jalan itu dimiringkan sedemikian hingga tanpa gesekan pun mobil selalu dapat membelok tanpa slip pada kelajuan 25 m/s . Pada sudut berapakan jalan itu harus dimiringkan?
(b) Untuk tikungan jalan seperti dalam nomor 3 dan dengan sudut kemiringan yang sama, berapakah laju maksimum mobil tanpa slip jika koefisien gesekan statis antara ban-ban mobil dan jalan adalah 27/98?
Jawab:
(a) r = 60 m, v = 25 m/s
Kita gunakan
vmaks = [gr tanθ]1/2
vmaks2 = gr tanθ
tan θ = (25 m/s)2/[(10 m/s2)(60 m)] = 1,04167
θ = tan-1(1,04167) = 46,20
(b) θ = 46,20 dan µs = 27/98,
kecepatan maksimal mobil yang dibolehkan adalah sebesar
vmaks = {(µs + tanθ)gr/(1 – µstanθ )}1/2
vmaks = {(27/98) + 25/24)(10 m/s2)(60 m)/[1 – (27/98)(25/24)]}1/2
= (790,31/0,713)1/2
vmaks = 33,3 m/s
Soal 5
Sebuah mainan pesawat terbang bergerak dalam suatu lingkaran horizontal pada ketinggian 5 m di atas lantai, panjang tali 10 m. Bila mainan pesawat itu memerlukan waktu 10 s untuk bergerak dalam satu lingkaran, dan massa pesawat 300 gram, tentukan gaya tarik pada tali.
Jawab: Periode, T = 10 s, m = 300 gram = 0,3 kg dan r = 10 m
Gaya tarik tali (tegangan tali, F) berarah menuju pusat lingkaran, maka gaya tegangan tali itu berperilaku sebagai gaya sentripetal,
F = mv2/r
dengan v = 2πr/T, maka
F = 4π2mr/T2
F = 4π2(10 m)(0,3 kg)/(10 s)2 = 1,2 N
Sebuah mobil menempuh tikungan pada jalan datar yang memiliki jari jari kelengkungan 25 m. Koefisien gesekan statis antara ban dan jalan adalah 0.40 dan g = 10 m/s². Berapakah kelajuan maksimum yg diperbolehkan agar mobil dapat menikung tanpa slip.
Answer:
kelajuan maksimum yg diperbolehkan agar mobil dapat menikung tanpa slip adalah
vmaks = (µsgr)1/2
vmaks = [(0.4)(10 m/s2)(25 m)]1/2 = 10 m/s
Soal 2
Sebuah uang logam diletakan pada ujung suatu meja putar yang memiliki jari jari 15 cm. Jika meja putar berputar dengan kelajuan 30 rpm (putaran per menit) tentukan koefisien gesekan minimum agar uang logam tidak bergeser terhadap permukaan meja (g = 9,8 m/s2).
Jawab:
Jika permukaan licin, uang logam akan berser ke arah tepi meja, oleh karena permukaan kasar maka uang logam akan mengalami gaya gesek yang arahnya menuju pusat meja dan gaya gesek ini berperilaku sebagai gaya sentripetal, sehingga dapat kita tuliskan
fs = mω2r
µsmg = mω2r
µs = ω2r/g
µs = (30 x 2π/60 s)2(0.15 m)/(9,8 m/s2) = 0,151
Soal 3
Seorang pembalap motor melaju dengan kelajuan 72 km/jam pada suatu jalan datar, menempuh suatu belokan pada suatu titik dimana jari-jari kelengkungan belokan adalah 20 m (g = 10 m/s2). Untuk menghindari motornya meluncur mengikuti garis lurus, pembalap memiringkan badannya membentuk sudut α terhadap vertikal. Tentukan sin α minimum agar pembalap tidak meluncur?
Jawab:
∑Fx = maGaya gesek arahnya menuju pusat lintasan melingkar, maka gaya gesek itu berperilaku sebagai gaya gesek, maka
fs = mv2/r
dan
∑Fy = 0
N = mg,
Sehingga dari gambar kita peroleh
tan α = fs/N
tan α = v2/gr
tan α = (20 m/s)2/[(10 m/s2)(20 m)] = 2
α = 63,40
sin α = 0,894
Soal 4
(a) Tikungan pada sebuah jalan memiliki jari jari kelengkungan 60 m, jalan itu dimiringkan sedemikian hingga tanpa gesekan pun mobil selalu dapat membelok tanpa slip pada kelajuan 25 m/s . Pada sudut berapakan jalan itu harus dimiringkan?
(b) Untuk tikungan jalan seperti dalam nomor 3 dan dengan sudut kemiringan yang sama, berapakah laju maksimum mobil tanpa slip jika koefisien gesekan statis antara ban-ban mobil dan jalan adalah 27/98?
Jawab:
(a) r = 60 m, v = 25 m/s
Kita gunakan
vmaks = [gr tanθ]1/2
vmaks2 = gr tanθ
tan θ = (25 m/s)2/[(10 m/s2)(60 m)] = 1,04167
θ = tan-1(1,04167) = 46,20
(b) θ = 46,20 dan µs = 27/98,
kecepatan maksimal mobil yang dibolehkan adalah sebesar
vmaks = {(µs + tanθ)gr/(1 – µstanθ )}1/2
vmaks = {(27/98) + 25/24)(10 m/s2)(60 m)/[1 – (27/98)(25/24)]}1/2
= (790,31/0,713)1/2
vmaks = 33,3 m/s
Soal 5
Sebuah mainan pesawat terbang bergerak dalam suatu lingkaran horizontal pada ketinggian 5 m di atas lantai, panjang tali 10 m. Bila mainan pesawat itu memerlukan waktu 10 s untuk bergerak dalam satu lingkaran, dan massa pesawat 300 gram, tentukan gaya tarik pada tali.
Jawab: Periode, T = 10 s, m = 300 gram = 0,3 kg dan r = 10 m
Gaya tarik tali (tegangan tali, F) berarah menuju pusat lingkaran, maka gaya tegangan tali itu berperilaku sebagai gaya sentripetal,
F = mv2/r
dengan v = 2πr/T, maka
F = 4π2mr/T2
F = 4π2(10 m)(0,3 kg)/(10 s)2 = 1,2 N
Post a Comment for "Soal Hukum Newton, Gaya Sentripetal dan Pembahasannya 2"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!