Pembahasan Fisika UN: Momen Gaya






Pembahasan Fisika UN: Momen Gaya, momen gaya pada jungkat jungkit
Momen gaya pada jungkat jungkit

Pembahasan soal-soal Ujian Nasional SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Momen Gaya.

Soal tentang Momen Gaya UNAS 2009

Gaya F1, F2, F3, dan F4 bekerja pada batang ABCD seperti pada gambar.
Momen gaya pada batang UNAS 2009

Jika massa batang diabaikan maka nilai momen gaya terhadap titik A adalah ….

A.   15 Nm
B.   18 Nm
C.   35 Nm
D.   53 Nm
E.   68 Nm





Pembahasan

Momen gaya adalah gaya yang diperlukan untuk berotasi terhadap suatu poros. Pada soal di atas, yang bertindak sebagai poros adalah titik A. Berarti gaya yang bekerja pada titik A, yaitu F1, akan mati (tidak berfungsi).

Dengan pusat rotasi di titik A, batang akan berotasi berlawanan arah jarum jam bila F3 bekerja dan berputar searah jarum jam bila F2 dan F4 bekerja.

Arah rotasi akibat momen gaya yang bekerja pada batang

Besar momen gaya di titik A merupakan resultan dari momen gaya yang bekerja pada benda tersebut. Anggap arah rotasi yang searah putaran jarum jam bernilai positif dan yang berlawanan bernilai negatif. Diperoleh:

ΣτA = F2 × RAB + F4 × RADF3 × RAC
       = 4 × 2 + 10 × 6 − 5 × 3
       = 8 + 60 − 15
       = 53

Jadi, nilai momen gaya terhadap titik A adalah 53 Nm (D).

Soal tentang Momen Gaya UN 2011

Sebuah batang yang sangat ringan panjangnya 140 cm. Pada batang bekerja tiga gaya masing-masing F1 = 20 N, F2 = 10 N, dan F3 = 40 N dengan arah dan posisi seperti pada gambar.
Momen gaya pada batang UN 2011

Besar momen gaya yang menyebabkan batang berotasi pada pusat massanya adalah ….

A.   40 Nm
B.   39 Nm
C.   28 Nm
D.   14 Nm
E.   3 Nm


Pembahasan

Jika tidak ada keterangan lain maka batang dianggap homogen sehingga pusat massanya terletak di tengah, yaitu pada jarak 70 cm dari ujung batang.
Arah rotasi momen gaya terhadap pusat massa batang

Nilai momen gaya terhadap pusat massa batang adalah:

ΣτO = F1 × R1 + F3 × R3F2 × R2
       = 20 × 0,7 + 40 × 0,7 − 10 × 0,3
       = 14 + 28 − 3
       = 39 

Jadi, besar momen gaya pada pusat massa batang adalah 39 Nm (B).

Soal tentang Momen Gaya UN 2014

Perhatikan gambar berikut!
Momen gaya pada batang UN 2014

Jika massa batang diabaikan, besar momen gaya terhadap titik C adalah ….

A.   1 Nm
B.   4 Nm
C.   12 Nm
D.   20 Nm
E.   28 Nm





Pembahasan

Momen gaya yang gayanya membentuk sudut θ dirumuskan sebagai:

τ = F R sin θ

Nilai momen gaya di titik C adalah:

ΣτC = F1×RAC + F2×RDC sin 30° − F3×REC
       = 4 × 2 + 6 × 1 × ½ − 6 × 2
       = 8 + 3 − 12
       = −1
(besarnya 1 Nm, tanda negatif hanya menunjukkan arah putaran)

Jadi, besar momen gaya terhadap titik C adalah 1 Nm (A).

Soal tentang Momen Gaya UN 2013

Batang homogen tak bermassa sepanjang 2 m dipengaruhi oleh gaya seperti gambar.
Momen gaya pada batang UN 2013

Besar FA = FC = 1 kg dan FB = 2 kg. Momen gaya yang bekerja terhadap titik A adalah ….

A.   0
B.   √3 Nm
C.   2 Nm
D.   4 Nm
E.   6 Nm


Pembahasan

Satuan FA, FB, dan FA kok kg? Yang dimaksud soal sebenarnya adalah FA = FC = 10 N dan FB = 20 N.

Momen gaya terhadap titik A berarti FA mati, yang bekerja hanya FB dan FC.

ΣτA = FC × RACFB × RAB
       = 10 × 2 − 20 × 1
       = 20 − 20
       = 0

Jadi, besar momen gaya yang bekerja terhadap titik A adalah 0 (A).

Soal tentang Momen Gaya UN 2015

Perhatikan gambar berikut ini!
Momen gaya pada katrol UN 2015

Katrol (I = ½MR2) ditarik dengan gaya F sehingga berputar dengan percepatan 5 m/s2. Besar F adalah ….

A.   2 N
B.   3 N
C.   4 N
D.   6 N
E.   10 N



Pembahasan

Data-data yang diketahui pada soal: 

M = 4 kg 
I   = ½MR2 
a  = 5 m/s2

Momen gaya yang bekerja pada katrol:

    τ = I.α                   α = a/R
F.R = ½MR2 . (a/R)
    F = ½Ma
       = ½ × 4 × 5
       = 10

Jadi, besar gaya F adalah 10 N (E).

Pembahasan soal Momen Gaya yang lain bisa disimak di:
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 8
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 9
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 8

Simak juga, Pembahasan Fisika UN: Momen Inersia.

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.


Next Post Previous Post
No Comment
Add Comment
comment url