< PreviousωωABBABArrnn==Fisika Kelas X92 Dengan mempelajari uraian materi di depan dan melakukan Ekspedisi, kalian diharapkan telah memahami materi subbab ini. Untuk mengetahui tingkat kemampuan kalian, kerjakan Uji Kompetensi berikut.C Gerak Melingkar Berubah Beraturan (Pengayaan) Pada bab IV tentang gerak lurus, kalian mengenal gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan. Dalam gerak melingkar, kita juga mengenal gerak melingkar beraturan dan gerak melingkar berubah beraturan. Gerak melingkar berubah beraturan akan kita bahas sebagai bahan pengayaan. Subbab ini hanya akan mengenalkan analog persamaan-persamaan antara gerak lurus beraturan dan gerak melingkar beraturan. Benda dikatakan bergerak lurus berubah beraturan jika mempunyai percepatan konstan. Demikian pula benda yang bergerak melingkar berubah beraturan juga mempunyai percepatan sudut konstan. Sekarang perhatikan Gambar 4.8. Uji Kompetensi1. Perhatikan gambar hubungan roda-roda di samping. Jika roda pertama berputar searah jarum jam, a. Bagaimanakah arah putaran roda ke-4? b. Roda manakah yang ber-putar paling cepat? 2. Dua buah roda bergigi bersinggungan satu sama lain. Roda pertama mempunyai 8 gigi, dan roda ke-dua mempunyai 24 gigi. Waktu yang dibutuhkan roda I untuk berputar satu kali putaran adalah 0,5 sekon.a. Berapakah perbandingan jejari roda I dan jejari roda II?b. Hitunglah waktu yang diperlukan roda II untuk berputar satu kali putaran.c. Tentukan perbandingan kecepatan sudut roda I dan roda II. 3. Empat buah roda disusun se-perti gambar di samping. Jejari roda A, B, C, dan D berturut-turut adalah 1 cm, 4 cm, 5 cm, dan 4 cm. Jika roda A diputar dengan kecepatan 4 putaran/s searah jarum jam, tentukan: a. Kecepatan linear dan ke-cepatan sudut roda B, C, dan roda D. b. Bagaimanakah arah putaran ketiga roda tersebut? ABCDαωωαω==2121−−tttΔΔθωαθ=0212tt+Gerak Melingkar95 Uji Kompetensi1. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam. Setelah 10 sekon, kecepatan mobil menjadi 36 km/jam. Jejari roda mobil adalah 20 cm. Tentukan:a. Perlambatan mobilb. Kecepatan sudut roda awal dan kecepatan sudut roda akhirc. Perlambatan sudut rodad. Jumlah putaran yang dilakukan roda selama 10 sekon2. Di sebuah tikungan berjejari 10 m, sebuah mobil mengalami perubahan kecepatan dari 25 m/s menjadi 9 m/s dalam waktu 4 sekon. Tentukan:a. Perlambatan mobilb. Waktu yang diperlukan untuk menempuh sudut 10o3. Dua buah roda dengan jejari 20 cm dan 25 cm dihubungkan dengan rantai. Mula-mula, roda berputar dengan kecepatan linear 20 m/s. Kemudian, roda dengan jejari 20 cm dipercepat dengan pecepatan sudut 3 rad/s2 selama 10 sekon. a. Tentukan kecepatan sudut kedua roda mula-mulab. Tentukan kecepatan sudut kedua roda setelah dipercepatc. Kecepatan sebuah titik di rantai setelah roda dipercepat1. Hubungan periode (T) dengan frekuensi (f) diberikan dalam bentuk persamaan: fT=1 atau Tf=12. Kecepatan linear dari benda yang bergerak melingkar dengan jejari r dapat dicari dengan rumus: vrT=2π 3. Kecepatan sudut dari benda yang bergerak melingkar dirumuskan: ωπ =2T atau ωπ=2f4. Percepatan sentripetal selalu menuju ke pusat lingkaran. Persamaan untuk mencari besar percepatan sentripetal adalah: avrarss==22ω5. Pada roda-roda sepusat berlaku persamaan: ωωABABABvvrr==6. Roda-roda yang dihubungkan dengan rantai atau tali mempunyai persamaan: vvrrABAABB==ωω7. Roda-roda yang bersinggungan mempunyai persamaan: ωωABBABArrnn==Inti SariFisika Kelas X96Telaah IstilahFrekuensi Banyaknya putaran yang ditempuh per satuan waktu Gerak melingkar beraturan Gerak benda pada lintasan melingkar dengan kecepatan sudut dan kelajuan anguler konstanKecepatan linear Kecepatan yang arahnya me-nyinggung lingkaranKecepatan sudut Besarnya sudut yang ditempuh pada selang waktu tertentuPercepatan sentripetal Percepatan dalam gerak melingkar yang arahnya menuju pusat lingkaranPeriode Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran A Pilihlah jawaban yang benar1. Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran disebut . . . .a. periodeb. frekuensic. kecepatand. kelajuan angulere. percepatan sentripetal2. Sebuah kipas angin berputar sebanyak 1.200 tiap 30 sekon. Periode dan frekuensi putaran kipas angin tersebut adalah . . . .a. 40 s dan 0,25 Hzb. 40 s dan 0,025 Hzc. 40 s dan 0,0025 Hzd. 0,025 s dan 40 Hze. 0,0025 s dan 40 Hz3. Dalam waktu 0,5 sekon, sebuah benda menempuh sudut ½ π. Kecepatan sudut benda tersebut adalah . . . rad/sa. 2π d. ½ πb. π e. ¼ π c. ¾ π4. Sebuah roda berputar dengan kelajuan linear 1,4 m/s. Jari-jari roda tersebut 7 cm. Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu putaran penuh yaitu . . . .a. 3,14 s d. 0,1 sb. 1 s e. 0,0314 sc. 0,314 s5. Seseorang memutar sebuah benda dengan ke-cepatan awal 4 rad/s. Benda tersebut diputar dengan percepatan sudut 0,5 rad/s2 Kecepa-tan benda pada sekon ke-empat adalah . . . rad/s.a. 4,0 d. 6,0b. 4,5 e. 8,0c. 5,06. Arus sungai dengan kelajuan 18,94 m/s digunakan untuk memutar kincir air. Di-ameter kincir air tersebut adalah 120 cm. Dalam 1 menit, kincir air akan berputar sebanyak . . . kali.a. 108,1 d. 310,6b. 201,8 e. 312,6c. 301,87. 4 buah roda disusun seperti gambar. Pernyataan yang benar adalah . . . . a. kecepatan sudut roda I dan II samab. kecepatan sudut roda II dan IV samac. kecepatan sudut roda I dan III samad. kecepatan linear roda III dan IV samae. kecepatan linear roda II dan III samaUlangan HarianIIIIIIIVGerak Melingkar978. Dua buah roda saling bersinggungan. Jejari roda I 3 cm dan jejari roda II 4 cm. Jika roda I berputar sebanyak 20 kali, maka roda II berputar sebanyak . . . kali.a. 20 d. 15b. 18 e. 10c. 169. Dua buah roda dihubungkan dengan sebuah rantai. Roda A berjari-jari 10 cm dan roda B berjari-jari 20 cm. Jika roda A berputar dengan kecepatan sudut 8 rad/s, kecepatan sudut roda B adalah . . . .a. 16 rad/s d. 4 rad/sb. 8 rad/s e. 4 m/sc. 8 m/s10. Perhatikan gambar di atas. Jejari roda I = 2 cm, jejari roda II = 8 cm, dan jejari roda III = 4 cm. Jika kecepatan sudut roda III = 30 rad/s, maka laju linear roda II adalah . . . m/s.a. 2,2 d. 6,0 b. 2,4 e. 15,0c. 4,811. Planet Mars berjarak 230 juta km dari Matahari. Untuk mengelilingi Matahari, planet Mars membutuhkan waktu 690 hari. Kecepatan linear planet Mars adalah . . . .a. 2,09 ⋅ 107 km/harib. 2,09 ⋅ 106 km/jamc. 2,09 ⋅ 105 km/jamd. 2,09 ⋅ 104 km/harie. 2,09 ⋅ 103 km/jam12. Seorang atlet lempar martil memutar martil sebelum dilempar. Dalam 5 sekon, martil berputar sebanyak 10 kali. Panjang tali yang digunakan adalah 1 m. Percepatan sentripetal yang dialami martil sebesar . . . m/s2.a. 395,38 d. 25,12b. 157,75 e. 12,56c. 50,2413. Sebuah roda berjari-jari 30 cm berputar pada porosnya. Dalam selang waktu 5 sekon kecepatan sudutnya berubah dari 10 putaran/sekon menjadi 50 putaran/sekon. Percepatan sudut roda tersebut adalah . . . .a. 15 putaran/sekon2b. 13 putaran/sekon2c. 12 putaran/sekon2d. 10 putaran/sekon2e. 8 putaran/sekon214. Seorang mengendarai sepeda dengan kecepatan 10,8 km/jam. Dalam waktu 10 sekon, kecepatannya berubah menjadi 7,2 km/jam. Jejari roda belakang, jejari gir belakang, dan jejari gir depan berurutan adalah 30 cm, 3 cm, dan 8 cm. Perlambatan sudut yang dialami gir depan adalah . . . rad/s2.a. 125 d. 0,125b. 12,5 e. 0,0125c. 1,2515. Tiga buah roda dihubungkan seperti gambar. Jejari roda A, 10 cm, jejari roda B 20 cm, dan jejari roda C 15 cm. Roda A semula berputar dengan kecepatan sudut 4 π rad/s. Jika kecepatan sudut roda A dipercepat menjadi 6 π rad/s maka dalam waktu 2 s, percepatan yang dialami roda B dan roda C adalah . . . rad/s2. a. 2 π dan 8 π d. 5,3 π dan πb. π dan 5,3 π e. 1,34 π dan πc. π dan1,34 π Fisika Kelas X98 B Jawablah soal-soal berikut dengan benar.1. Jelaskan pengertian besaran fisika berikut.a. Periode. b. Frekuensi. 2. Tunjukkanlah bahwa persamaan-persamaan pada gerak lurus berubah beraturan dapat dianalogikan dengan gerak melingkar berubah beraturan?3. Menurut kalian mengapa gir depan sepeda lebih besar dari gir belakang? Bagaimanakah jika kedudukan gir dibalik, gir depan lebih kecil dari gir belakang?4. Jelaskan mengapa roller coaster tidak terjatuh saat bergerak di lintasan berupa lingkaran?5. Diketahui jarak bumi-matahari 150 juta km. Periode bumi mengelilingi matahari adalah 365 hari. Jika orbit bumi dianggap lingkaran sempurna, berapakah kecepatan linear dan kecepatan sudut bumi?6. Angin dengan kecepatan 15 m/s berhembus dan memutar kincir angin. Akibat hembusan angin ini, kincir berputar 1.800 putaran tiap menit. Tentukan: a. periode putaran kincir angin,b. frekuensi putaran kincir angin,c. jejari kincir,d. kecepatan sudut kincir angin.7. Sebuah elektron mengelilingi inti atom dengan kecepatan 2 × 10-6 m/s. Jari-jari lin-tasan elektron 0,05 nm. Hitunglah:a. periode orbit elektron,b. kecepatan sudut elektron,c. percepatan sentripetal elektron.8. Mobil yang semula diam, telah melaju de-ngan kecepatan 36 km/jam dalam 10 sekon. Jejari ban mobil tersebut 20 cm. Tentukan: a. jarak yang ditempuh mobilb. kecepatan yang ditempuh mobil setelah t = 5 sekonc. kecepatan sudut ban pada saat t = 5 sekon dan t = 10 sekon, dand. percepatan sentripetal dan percepatan sudut ban mobil.9. Empat buah roda dihubungkan seperti gambar. Jejari roda A, B, C, dan D berturut-turut adalah 2 cm, 4 cm, 5 cm, dan 8 cm. Roda A diputar searah jarum jam dengan kecepatan sudut 3π rad/s. Tentukan:a. arah putaran roda B, roda C, dan roda D,b. kecepatan sudut dan kecepatan anguler roda B, roda C, dan roda D,c. banyaknya putaran yang dilakukan keempat roda dalam waktu 1 menit.10. Sebuah balok meluncur sempurna dari ketinggian 120 cm seperti pada gambar. Kecepatan awal balok 5 m/s dan jari-jari lintasan 80 cm. Agar balok sampai di ujung lintasan, maka kecepatan di dasar lintasan harus lebih besar dari 5gR. Dapatkah balok mencapai ujung lintasan?vhRFisika Kelas X100 Di bab sebelumnya, kalian telah mempelajari gerak benda tanpa memerhatikan penyebabnya. Di bab ini, kalian akan mempelajari penyebab gerak benda, baik gerak lurus ataupun gerak melingkar. Sebuah benda yang semula diam dapat bergerak jika dikenai suatu gaya. Pengaruh gaya pada suatu benda dapat dijelaskan dengan hukum- hukum Newton tentang gerak benda. Setelah mempelajari materi di bab ini, kalian diharapkan mampu memberikan contoh penerapan Hukum Newton dalam kehidupan sehari-hari dan merancang percobaan sederhana untuk membuktikan kebenaran hukum-hukum Newton. Lebih jauh lagi, kalian diharapkan mampu melakukan analisis kuantitatif untuk menjelaskan gerak benda, baik gerak lurus maupun gerak melingkar, berdasarkan hukum-hukum Newton. A Hukum Newton Dalam melakukan aktivitas sehari-hari, kita tidak pernah lepas dari konsep gerak. Pada bab III, kalian telah mempelajari gerak lurus. Pada bab IV, kalian telah mempelajari gerak melingkar. Pada kedua bab tersebut, kalian tidak mempelajari faktor yang menyebabkan benda bergerak. Ilmu yang mempelajari gerak benda tanpa memerhatikan penyebabnya dinamakan kinematika. Pada bab ini, kalian akan mempelajari gerak benda, sekaligus penyebab geraknya. Ilmu yang mempelajari gerak benda dan penyebabnya disebut dinamika. Newton adalah ilmuwan yang banyak mempelajari penyebab gerak benda. Menurut Newton, penyebab gerak benda adalah gaya. Newton mengemukan tiga hukum yang berkaitan dengan gerak benda, yaitu Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton. Sebagai perkenalan sebelum membahas lebih jauh mengenai hukum-hukum Newton, coba kalian kerjakan Eureka berikut. Kata Kunci• Gaya• Hukum Newton• Inersia/kelembaman• Gesekan statis• Gesekan kinetis • Gaya sentripetal• PercepatanEureka Diskusikan jawaban dari pelbagai permasalahan berikut bersama teman kalian. 1. Kalian berada di dalam mobil yang melaju kencang. Jika tiba-tiba mobil direm, kalian akan terdorong ke depan. Bagai-manakah hal tersebut dapat terjadi?2. Jika kalian mendorong bagian belakang gerobak searah denganarah gerak gerobak, bagaimanakah kecepatan gerobak terse-but? Bagaimanakah pula, jika kalian mendorong berlawanan dengan arah gerak gerobak? Gambarkan diagram gaya yang bekerja pada gerobak.3. Kita dapat berjalan dengan mudah pada lantai yang tidak licin. Akan tetapi, kita kesulitan jika berjalan di jalan yang licin. Bagaimanakah penjelasan kalian? Konsultasikan hasil diskusi kalian kepada Bapak atau Ibu Guru.Next >