);

13 Contoh soal gerak melingkar dan pembahasannya

Artikel ini membahas tentang 13 contoh soal gerak melingkar dan pembahasannya. Sebuah benda dikatakan bergerak melingkar jika lintasan yang dilaluinya berbentuk lingkaran. Benda yang melakukan gerak melingkar banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya roda yang berputar, komedi putar, gerak planet mengelilingi matahari, dan masih banyak contoh lainnya. Rumus yang berlaku pada gerak melingkar sebagai berikut.

Gerak melingkar
Rumus gerak melingkar

Contoh soal gerak melingkar

Contoh soal 1

Sebuah kipas angin berputar sebanyak 1.200 tiap 30 sekon. Periode dan frekuensi putaran kipas angin tersebut adalah …
A. 40 s dan 0,25 Hz
B. 40 s dan 0,025 Hz
C. 40 s dan 0,0025 Hz
D. 0,025 s dan 40 Hz
E. 0,0025 s dan 40 Hz

Pembahasan

Pada soal ini diketahui:

  • n = 1.200
  • t = 30 sekon

Cara menghitung periode dan frekuensi benda yang bergerak melingkar sebagai berikut.

→ T =
t
n

→ T =
30 s
1.200
= 0,025 s
→ f =
n
t

→ f =
1.200
30 s
= 40 Hz

Soal ini jawabannya D.


Contoh soal 2

Jarum speedometer sebuah sepeda motor menunjukkan angka 1.200 rpm. Berarti kecepatan sudut putaran mesin motor tersebut adalah …
A. 20 rad/s
B. 20π rad/s
C. 40 rad/s
D. 40π rad/s
E. 60 rad/s

Pembahasan

Pada soal ini diketahui:

  • n = 1.200
  • t = 1 menit = 60 sekon

Cara menghitung kecepatan sudut mesin motor dengan menggunakan rumus dibawah ini.

→ ω = 2π . f
→ ω = 2π .
n
t

→ ω = 2π .
1.200
60 s
= 40π rad/s

Soal ini jawabannya D.


Contoh soal 3

Jika sebuah compact disk berputar dengan kecepatan 390 rpm (putaran per menit), frekuensi putarnya…
A. 390 Hz
B. 6,5 Hz
C. 13 Hz
D. 0,11 Hz
E. 234 Hz

Pembahasan

Diketahui:

  • n = 390
  • t = 1 menit = 60 s

Cara menghitung frekuensi putaran sebagai berikut.

→ f =
n
t

→ f =
390
60 s
= 6,5 Hz

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 4

Sebuah benda bergerak 90 putaran dalam 1 menit. Kecepatan sudut benda tersebut adalah …
A. 90 rad/s
B. 15 rad/s
C. 3π rad/s
D. 3 rad/s
E. 1,5π rad/s

Pembahasan

Diketahui:

  • n = 90
  • t = 1 menit = 60 s

Cara menghitung kecepatan sudut sebagai berikut.

→ ω = 2π . f
→ ω = 2π .
n
t

→ ω = 2π .
90
60 s
= 3π rad/s

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal 5

Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 20 cm. Kecepatan sudut yang dialami benda adalah 4π rad/s. Periode dan frekuensi benda tersebut adalah …
A. 0,5 s dan 2 Hz
B. 0,05 s dan 2 H
C. 2 s dan 4 Hz
D. 0,1 s dan 10 Hz
E. 0,05 s dan 20 Hz

Pembahasan

Diketahui:

  • m = 2 kg
  • R = 20 cm = 0,2 m
  • ω = 4π rad/s

Cara menghitung periode dan frekuensi sebagai berikut.

→ ω =
T

→ T =
ω
=
= 0,5 s
→ f =
1
T
=
1
0,5 s
= 2 Hz

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal 6

Sebuah roda sepeda memiliki jari-jari 30 cm dan diputar melingkar beraturan. Jika kelajuan sebuah titik pada roda 6,0 m/s, kecepatan sudutnya adalah …
A. 6 rad/s
B. 18 rad/s
C. 20 rad/s
D. 30 rad/s
E. 60 rad/s

Pembahasan

→ v = ω . R
→ ω =
v
R

→ ω =
6 m/s
0,3 m
= 20 rad/s

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal 7

Sebuah benda tegar berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s. Kecepatan linear suatu titik pada benda berjarak 0,5 m dari sumbu putar adalah …
A. 5 m/s
B. 9,5 m/s
C. 10 m/s
D. 10,5 m/s
E. 20 m/s

Pembahasan

  • v = ω . R
  • v = 10 rad/s . 0,5 m
  • v = 5 m/s

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal 8

Gerak melingkar
Contoh soal gerak melingkar nomor 8

Tali melilit pada roda berjari-jari R = 25 cm, seperti gambar. Jika suatu titik pada tali itu (titik A) mempunyai kecepatan 5 m/s, maka kecepatan rotasi roda adalah …
A. 0,2 rad/s
B. 5 rad/s
C. 5π rad/s
D. 20 rad/s
E. 20π rad/s

Pembahasan

→ v = ω . R
→ ω =
v
R

→ ω =
5 m/s
0,25 m
= 20 rad/s

Soal ini jawabannya D.


Contoh soal 9

Seorang Hercules memutar benda bermassa 4 kg yang diikatkan pada tali yang panjangnya 6 m, dengan kelajuan konstan 12 ms-1. Maka besar gaya sentripetal benda tersebut adalah …
A. 96 N
B. 86 N
C. 16 N
D. 12 N
E. 8 N

Pembahasan

→ Fs = m . as
→ Fs = m
v2
R

→ Fs = 4 kg .
(12 m/s)2
6 m
= 96 N

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal 10

Sebuah benda yang massanya 5 kg bergerak secara beraturan dalam lintasan yang melingkar dengan kecepatan 2 m/s. Bila jari-jari lingkaran itu 0,5 m, maka:

  1. waktu putarnya 0,5π s
  2. besar percepatan sentripetalnya 8 m/s2
  3. gaya sentripetalnya adalah 40 N
  4. vektor kecepatannya tidak tetap

Yang benar adalah …
A. semua
B. 1, 2 dan 3
C. 1 dan 3
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Pembahasan

→ T =
ω
=
v/R

→ T =
(2 m/s) / (0,5 m)
= 0,5π s
→ as =
v2
R

→ as =
(2 m/s)2
0,5 m
= 8 m/s2
→ Fs = m . as = 5 kg . 8 m/s2 = 40 N
Pernyataan 4 benar karena arah vektor kecepatan gerak melingkar selalu berubah.

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal 11

Mobil melaju pada sebuah tikungan jalan raya diposisi M seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

Gerak melingkar
Contoh soal gerak melingkar nomor 6

Koefisien gesekan statis antara roda dan jalan 0,4 (percepatan gravitasi 10 m/s2). Agar mobil tidak keluar jalur, kecepatan maksimum yang diperbolehkan adalah …
A.  10   m/s
B. 2 10   m/s
C. 4 10   m/s
D. 5 10   m/s
E. 6 10   m/s

Pembahasan

→ Fs = Fg = m . as
→ Fg = m
v2
R

→ µ m . g = m .
v2
R

→ µ g =
v2
R

→ 0,4 . 10 m/s2 =
v2
40 m

→ v2 = 4 m/s2 . 40 m = 160 m2/s2
→ v =  160   m/s = 4 10   m/s

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal 12

Seorang anak duduk diatas kursi yang berputar vertikal, seperti gambar berikut.

Gerak melingkar
Contoh soal gerak melingkar nomor 12

Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s2 dan jari-jari roda 2,5 m, laju maksimum roda itu agar anak tidak terlepas dari tempat duduknya adalah …
A. 8 m/s
B. 6 m/s
C. 5 m/s
D. 4 m/s
E. 2 m/s

Pembahasan

→ Fs = w = m . as
→ w = m
v2
R

→ m . g = m .
v2
R

→ g =
v2
R

→ 10 m/s2 =
v2
2,5 m

→ v2 = 10 m/s2 . 2,5 m = 25 m2/s2
→ v =  25   m/s = 5 m/s

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal 13

Sebuah bola bermassa 0,2 kg diikat dengan tali sepanjang 0,5 m kemudian diputar sehingga melakukan gerak melingkar beraturan dalam bidang vertikal. Jika pada saat mencapai titik terendah laju bola adalah 5 m/s, maka tegangan talinya pada saat itu besarnya …
A. 2 N
B. 8 N
C. 10 N
D. 12 N
E. 18 N

Pembahasan

→ T = Fs = m . as
→ T = m
v2
R

→ T = 0,2 kg .
(5 m/s)2
0,5 m

→ T = 10 N

Soal ini jawabannya C.

You cannot copy content of this page