Contoh Soal Momen Gaya Dan Pembahasannya

Contoh Soal Momen Gaya Dan Pembahasannya | Pada kesempatan kali ini saya akan memberikan kumpulan contoh soal momen gaya dan pembahasannya. Anda dapat menggunakannya untuk latihan kemampuan mengerjakan soal soal yang berhubungan dengan materi momen gaya. Nah, dibawah ini adalah beberapa contoh soal momen gaya dan pembahasannya. Selamat belajar 

Contoh Soal dan Jawaban Momen Gaya Pada Batang dan Bidang I

1. Tiga buah gaya F1 = 15 N, F2 = 5 N dan F3 = 10 N, bekerja pada batang yang panjangnya 50 cm. Jika F1 berjarak 20 cm dari F3, F1 berjarak 30cm dari F2, maka besar resultan momen gaya terhadap poros pada tengah-tengah batang adalah... ( berat batang diabaikan )

Jawaban : 

Poros berada di tengah-tengah batang maka gambarnya menjadi sebagai berikut :

Perhatikan juga lengan momennya harus terhadap poros yang berada di tengah-tengah batang

2 . Pada batang homogen AC yang panjangnya 5 m dikenai gaya F1 dan F2 (seperti pada gambar) . Jika momen gaya yang dialami oleh batang tersebut 120 Nm dan batang berputar berlawanan arah jarum jam pada sumbu putar X. Maka besar F1 adalah….

Jawaban :

Kita menganggap momen gaya berlawanan jarum jam adalah positif.

3 . Gaya-gaya F1 = 8 N, F2 = 10 N, F3 = 12 N bekerja pada bidang persegi yang besisi 10 m. Besar momen gaya total terhadap titik A adalah….

Jawaban :

Gaya F1 dan F2 menghasilkan torsi nol karena garis gayanya melalui poros.

Contoh Soal dan Jawaban Momen Gaya II

Contoh Soal :

Dua roda silinder dengan jari-jari r1 = 30 cm dan r2 = 50 cm disatukan dengan sumbu yang melewati pusat keduanya, seperti pada gambar. Hitunglah momen gaya total pada roda gabungan!

Penyelesaian:

Diketahui:

r1 = 30 cm = 0,3 m

r2 = 50 cm = 0,5 m

F1 = -50 N (berlawanan arah jarum jam)

F2 = +50 N (searah jarum jam)

Ditanya: Στ = ... ?

Jawab:

Komponen gaya F2 yang tegak lurus r2 adalah:

F2 sin 60 derajat

sehingga:

Στ = τ2 – τ1 = r2 . F2 sin 60 o – r1 F1 = 0,5 x 50 x (1/2 √3) – (0,3 x 50) = 6,65 Nm2 

Contoh Soal dan Pembahasan Torsi III

1. Tentukan momen gaya yang dialami benda pada gambar di bawah ini!

Pembahasan : 

Pada gambar di atas, momen gayanya searah yaitu sama-sama searah jarum jam sehingga resultan momen gayanya merupakan jumlah dari semua torsi yang bekerja. 

∑τ = 6 (6 x 10-2) + 4 (0) + 10 (2 x 10-2) 

⇒ ∑τ = 36 x 10-2 + 20 x 10-2 

⇒ ∑τ = 56 x 10-2 Nm

⇒ ∑τ = 0,56 Nm. 

2. Jika diketahui jarak F1 ke P = 4 m dan Jarak F2 ke P = 2 m, maka tentukan torsi total yang dialami benda pada gambar di bawah ini!

Pembahasan : 

Ingat bahwa untuk mengerjakan soal tentang torsi atau momen gaya, perhatikan gaya harus tegak lurus dengan lengannya. Karena F2 belum tegak lurus dengan lengannya maka harus diproyeksikan terlebih dahulu menjadi F2x dan F2y seperti di bawah ini. 

Dari gambar di atas jelas terlihat bahwa gaya yang tegak lurus dengan lengannya hanya F2y dan F1 sedangkan F2 dan F2x tidak memenuhi syarat. Dengan begitu, maka momen gaya totalnya adalah :

∑τ = τ2y + τ1

⇒ ∑τ = F2 sin 30o (2) + F1 (4) 

⇒ ∑τ = 20 (½) (2) + 10 (4)

⇒ ∑τ = 20 + 40 

⇒ ∑τ = 60 Nm. 

3. Sebuah batang homogen bermassa 3 kg dan panjang 40 cm, diberi beban 2 kg pada salah satu ujungnya dan ujung lainnya sebagai tumpu. Jika F sebesar 280 N mengarah ke atas bekerja pada jarak 5 cm dari titik tumpu, maka hitunglah momen gayanya.

Pembahasan :

Ingat bahwa batang memiliki gaya berat yang arahnya ke bawah dan akan berkontribusi dalam perhitungan momen gaya karena gaya berat tegak lurus dengan lengannya. Jika digambarkan, gaya-gaya yang bekerja akan seperti di bawah ini.

Dari gambar di atas terlihat bahwa torsi akibat gaya berat searah dengan jarum jam sedangkan torsi akibat gaya ke atas berlawan dengan arah jarum jam sehinga momen gaya total adalah : 

∑τ = 20 (0,4) + 30 (0,2) − 280 (0,05)

⇒ ∑τ = 8 + 6 − 14

⇒ ∑τ = 14 − 14

⇒ ∑τ = 0.

Dengan begitu berarti batang tidak berputar atau berada dalam kesetimbangan. 

4. Jika poros perputaran oleh gaya-gaya yang bekerja berada pada titik pusat persegi, maka hitunglah momen gaya total.

Pembahasan :

Pada gambar di atas, gaya yang sudah memenuhi syarat yaitu tegak lurus dengan lengan gayanya adalah F2 dan F3. F1 jelas tidak memenuhi syarat dan torsinya sama dengan nol. Sedangkan F4 harus diproyeksikan terlebih dahulu menjadi F4x dan F4y sebaga berikut :

Dari gambar jelas terlihat bahwa F4x dan F4y memenuhi syarat yaitu tegak lurus dengan lengannya. Jika R2 adalah lengan F2, R3 adalah lengan F3, R4x adalah lengan F4x dan R4y adalah lengan F4y, maka resultan torsinya adalah : 

∑τ = τ2 + τ3 + τ4x − τ4y

⇒ ∑τ = 20 (0,1) + 10 (0,2) + F4 cos 45o (0,1) − F4 sin 45o (0,2)

⇒ ∑τ = 2 + 2 + 40√2 (½√2) (0,1) − 40√2 (½√2) (0,2)

⇒ ∑τ = 4 + 4 − 8

⇒ ∑τ = 0. 

Soal dan Pembahasan Momen Gaya (Torsi) IV

Kumpulan Soal Momen Gaya (Torsi)

1. Soal dan Pembahasan Momen Gaya/Torsi dalam laman ini menyajikan soal dan pembahasan tentang konsep momen gaya/ torsi yang sering keluar dalam ujian sekolah, ujian nasional dan SBMPTN. Materi momen gaya atau torsi dipelajari oleh siswa kelas XI SMA dan mahasiswa yang mempelajari Fisika Dasar.

Soal Momen Gaya atau Torsi untuk persiapan UH, US, UAN, SBMPTN1. Besaran yang menyebabkan benda bergerak melingkar adalah...

a. Gaya

b. Torsi

c. Momen Inersia

d. Kecepatan Sudut

d. Momentum Sudut

Kunci Jawaban : B 

Besaran yang menyebabkan benda bergerak melingkar adalah momen gaya atau torsi.

2. Momen gaya atau torsi adalah besaran fisika pada gerak melingkar yang analogi dengan...

a. Gaya pada gerak lurus

b. Massa pada gerak lurus

c. Kecepatan pada gerak lurus

d. Momen Inersia pada gerak melingkar

e. Momentum Sudur pada gerak melingkar

Kunci Jawaban : A 

Berdasarkan penjelasan soal no 1, maka kita dapat analogikan momen gaya atau torsi dengan gaya pada gerak lurus, karena yang menyebabkan benda dapat bergerak lurus adalah karena adanya gaya.

3. Batang AB memiliki panjang 10 meter dengan poros di titik B diberikan gaya 20 N membentuk sudut siku-siku terhadap batang. Besar torsi yang dialami oleh batang AB adalah...

a. 50 Nm

b. 100 Nm

c. 150 Nm

d. 200 Nm

e. 250 Nm

Kunci Jawaban: D

Besar torsi yang dialami oleh batang dengan gaya membentuk sudut siku-siku di dapatkan dari persamaan torsi τ = F. r. Sin α ( karena α = 90o)

τ = F. r

τ = 20 N. 10 m

τ = 200 Nm 

4. Momen gaya yang dialami oleh sistem seperti pada gambar di bawah ini saat poros ada pada titik O adalah...

a. 12 Nm searah jarum jam

b. 28 Nm searah jarum jam

c. 52 Nm searah jarum jam

d. 28 Nm berlawanan arah jarum jam

e. 52 Nm berlawanan arah jarum jam

Kunci Jawaban: B

Untuk soal seperti ini, fokus pertama kita adalah menjadikan titik O sebagai acuan. Jika putaran yang searah jarum jam bernilai positif, maka arah torsi juga kita tulis + dan sebaliknya.

τ = - τ1 + τ2

τ = - F1 r1 Sin 30 + F2 r2 Sin 90

τ = - 12. 2. ½ + 8. 5. 1

τ = - 12 + 40

τ = + 28 Nm

tanda + menunjukan arah putaran akibat torsi di titik O searah jarum jam. 

5. Perhatikan gambar beikut ini!

Batang PQR memiliki panjang 4 m dan massa 4 kg. Jika F1 = F2 = F3 = 20 N dan panjang PQ 1 m. Besar momen gaya total di titik Q secara adalah...

a. 10 Nm

b. 20 Nm

c. 40 Nm

d. 50 Nm

e. 60 Nm

6. Perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah batang homogen memiliki panjang 4 m. Tiap ujung batang dikenakan gaya F = 30 N. Maka besar momen kopel gaya pada batang adalah...

a. 60 Nm

b. 80 Nm

c.120 Nm

d.140 Nm

e.160 Nm

Kunci Jawaban: C

Untuk mencari momen kopel kita menggunakan rumus

M = F. d

Keterangan:

M = Momen kopel

F = Gaya kopel

d = panjang lengan kopel

Maka,

M = 30. 4 = 120 Nm

7. Salah satu contoh penerapan momen gaya dalam kehidupan sehari-hari adalah...

a. Sebuah apel yang diikat dengan tali kemudian diputar.

b. Mengangkat barang menggunakan pengungkit jenis 1.

c. Mendorong meja pada bidang datar yang licin.

d. Menghentikan benda yang sedang bergerak.

e. Sebuah batang yang terletak pada bidang datar.

Kunci Jawaban: B

Pengungkit jenis 1 adalah pesawat sederhana dimana tuas berada di tengah antara beban dan gaya. Hal ini merupakan penerapan momen gaya dalam kehidupan sehari-hari.

Itulah tadi Contoh Soal Momen Gaya Dan Pembahasannya. semoga dengan adanya soal soal tersebut kita dapat belajar dan memahami materi tentang momen gaya. Demikianlah Contoh Soal Momen Gaya Dan Pembahasannya.