Pembahasan soal-soal Ujian Nasional SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Gerak Melingkar.
Soal tentang Gerak Melingkar UN 2012
Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 6 meter. Jika dalam 2 menit benda itu melakukan 16 kali putaran maka kecepatan linear benda tersebut adalah ….
A. 0,8π m/s
B. 1,0π m/s
C. 1,2π m/s
D. 1,4π m/s
E. 1,6π m/s
Pembahasan
Kecepatan anguler benda tersebut adalah 16 putaran per 2 menit. Sedangkan 1 putaran = 2π radian.
Kecepatan linear benda adalah
v = ωR
= 1,6π
Jadi, kecepatan linear benda tersebut adalah 1,6π m/s (E).
Soal tentang Gerak Melingkar UN 2011
Sebuah benda yang massanya 10 kg bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan 4 m/s. Jika jari-jari lingkaran 0,5 meter maka:
- frekuensi putarannya 4/π Hz
- percepatan sentripetalnya 32 m/s2
- gaya sentripetalnya 320 N
- periodenya 4π s
Pernyataan yang benar adalah ….
A. 1, 2, 3, dan 4
B. 1, 2, dan 3
C. 1 dan 3
D. 2 dan 4
E. 3 dan 4
Pembahasan
Mari cek satu per satu.
Frekuensi putaran
v = 2πRf
= 4/π Hz (pernyataan no. 1 benar)
Percepatan sentripetal
= 32 m/s2 (pernyataan no. 2 benar)
Gaya sentripetal
F = mas
= 10 . 32 N
= 320 N (pernyataan no. 3 benar)
Periode
T = 1/f
= π/4 s (pernyataan no. 4 salah)
Jadi, pernyataan yang benar adalah nomor 1, 2, dan 3 (B).
Soal tentang Gerak Melingkar UN 2014
Sebuah benda mula-mula diam, kemudian melakukan gerak melingkar beraturan dengan kecepatan sudut 240 rpm. Jika jari-jari lingkaran 10 cm dan benda telah menempuh waktu 4 sekon maka nilai kisaran yang benar adalah ….
A. periode putaran benda 0,5 s dan frekuensinya 2 Hz
B. kecepatan linear benda 0,8π m/s dan kecepatan sudutnya 8π rad/s
C. kecepatan linear benda 0,8π m/s dan jarak tempuhnya 32π m
D. jarak tempuh benda 32 m dan percepatan benda 0,2 π m/s2
E. percepatan benda 0,2 m/s2 dan jarak tempuhnya 3,2π m
Pembahasan
Data yang diketahui pada soal:
R = 10 cm
= 0,1 m
t = 4 s
ω = 240 rpm
= 240 putaran/menit
= 240 . 2π rad/(60 s)
= 8π rad/s
Sekarang kita cari nilai besaran-besar yang ada pada opsi jawaban.
Periode putaran
= 0,25 s
Frekuensi
f = 1/T
= 1/0,25
= 4 Hz
Kecepatan linear
v = ωR
= 8π . 0,1
= 0,8π m/s
Jarak tempuh
s = vt
= 0,8π . 4
= 3,2π m
Percepatan
a = ω2R
= (8π)2.0,1
= 6,4π2
Jadi, nilai kisaran yang benar adalah opsi (B).
Soal tentang Gerak Melingkar UN 2008
Sebuah benda bergerak dengan kelajuan konstan v melalui lintasan yang berbentuk lingkaran berjari-jari R dengan percepatan sentripetal as. Agar percepatan sentripetal menjadi dua kali semula maka ….
A. v dijadikan 4 kali dan R dijadikan 2 kali
B. v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 4 kali
C. v dijadikan 2 kali dan R dijadikan 2 kali
D. v tetap dan R dijadikan 2 kali semula
E. v dijadikan 2 kali semula dan R tetap
Pembahasan
Hubungan antara percepatan sentripetal as, kecepatan v, dan jari-jari R adalah
Kita periksa setiap opsi jawaban dengan menggunakan rumus percepatan sentripetal di atas.
A. (4v)2 : 2R = 8 v2/R = 8as
B. (2v)2 : 4R = v2/R = as
C. (2v)2 : 2R = 2 v2/R = 2as
D. v2 : 2R = ½ v2/R = ½ as
E. (2v)2 : R = 4 v2/R = 4as
Jadi, agar percepatan sentripetal menjadi 2 kali semua maka pernyataan yang tepat adalah opsi (C).
Soal tentang Gerak Melingkar UN 2013
Gambar di bawah ini memperlihatkan hubungan roda A, B, dan C.
div class="separator" style="clear: both; text-align: left;">
Jari-jari roda A sama dengan jari-jari roda B sebesar R. Sedangkan jari-jari roda C = ½ R. Bila roda A diputar dengan laju konstan 10 m/s maka kecepatan linear roda B adalah ….
A. 5 m/s
B. 10 m/s
C. 15 m/s
D. 20 m/s
E. 25 m/s
Pembahasan
Data-data pada soal:
RA = RB = R
RC = ½ R
vA = 10 m/s
Prinsip gerak roda pada soal di atas adalah sebagai berikut:
Gerak roda satu tali mempunyai kecepatan linear yang sama.
vA = vC
Gerak roda satu poros mempunyai kecepatan sudut yang sama.
ωB = ωC
Nah, sekarang kita manfaat kedua prinsip tersebut.
ωB = ωC
vB = 20 m/s
Jadi, kecepatan linear roda B adalah 20 m/s (D).
Pembahasan soal Gerak Melingkar yang lain bisa disimak di:
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 4
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 5
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 8
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 5
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 6
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 4
Pembahasan Fisika UN 2019 No. 9
Simak juga, Pembahasan Fisika UN: Gerak Parabola.
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.