6 Contoh Soal Momen Gaya beserta Kunci Jawabannya

Ilustrasi contoh Soal Momen Gaya, sumber foto: (Aaron B.) by unsplash.com

Momen gaya adalah salah satu materi yang dipelajari di kelas 11 SMA peminatan IPA. Mempelajari contoh soal momen gaya sangat penting untuk mengasah pemahaman siswa terkait materi fisika tersebut. Momen gaya pada dasarnya tidak hanya sekadar pelajaran yang hanya bisa ditemukan di bangku sekolah saja, melainkan juga bisa ditemukan dalam berbagai aktivitas sehari-hari. Momen gaya (torsi) menyebabkan suatu benda menjadi bisa berputar.

Secara umum, momen gaya adalah besaran yang memuat besaran gaya pada suatu benda yang menyebabkan benda tersebut dapat bergerak secara rotasi. Agar lebih paham dengan materi ini, sebaiknya pelajari contoh soalnya di artikel ini.

6 Contoh Soal Momen Gaya beserta Kunci Jawabannya

Mengutip buku Cerdas Belajar Fisika untuk Kelas IX oleh Kamajaya (2007), momen gaya (r) adalah perkalian silang antara (r) dan gaya (F) yang bekerja pada benda lengan gaya.

Momen gaya dipengaruhi oleh beragam` faktor, di antaranya yaitu gaya yang diberikan ke lengan gaya dan jarak sumbu putar dengan posisi gaya. Momen gaya juga termasuk bagian besaran vector. Adapun arah dari momen gaya mengikuti aturan tangan kanan pada suatu sistem.

Apabila arah putaran searah jarum jam, maka arah momen gaya menuju bawah. Namun, jika arah putarannya bertolak belakang dengan arah jarum jam, otomatis arah momen gaya menuju ke atas.

Contoh Soal Momen Gaya

Berikut adalah contoh soal momen gaya beserta kunci jawabannya yang benar:

Ilustrasi contoh Soal Momen Gaya, sumber foto: (Anie Spratt) by unsplash.com

1. Jika dimensi massa, panjang, dan waktu adalah M, L, dan T, maka dimensi dari momen gaya ialah…

a. ML-2 T-2

b. MLT-2 ML-1 T-2

c. ML-1 T-2

d. MT2 T-2

e. ML2 T2

Jawaban: D

Pembahasan :

τ = F . R

τ = [ M L T⁻²][L] = M L² T⁻²

2. Sebuah batang AB mempunyai panjang 10 meter dengan porosnya berada di titik B dan diberikan gaya 20 N dengan sudut membentuk siku-siku. Besar torsi yang dialami batang AB adalah…

a. 50 Nm

b. 150 Nm

c. 100 Nm

d. 200 Nm

e. 250 Nm

Jawaban : d. 200 Nm

Pembahasan :

Dikarenakan membentuk sudut siku-siku, maka α = 90°. Dengan begitu, maka besar torsinya yaitu :

τ = l x F . Sin α

τ = 20 x 10 . Sin 90°

τ = 20 x 10 . 1

τ = 200 Nm

3. Sebuah benda dengan panjang lengan 25 cm. Gaya yang diberikan di ujung lengan sebesar 20 N. Sudut yang dibentuk antara gaya dengan lengan gaya adalah 150o berapa momen gaya pada benda tersebut?

a. 2 Nm

b. 2,5 Nm

c. 3 Nm

d. 3,5 Nm

Jawaban: B

Diketahui: r = 25 cm = 0,25 m

F= 20N

Ө= 150o

Penyelesaian:

τ = r F sin Ө

τ = (0,25)(20)(150o)

τ = 2,5 Nm

4. Jika panjang sebuah Batang AB adalah 10 meter dengan poros di titik B diberikan gaya 10 N yang membentuk sudut 30° terhadap batang. Besar torsi yang dialami oleh batang AB tersebut adalah…

a. 50 Nm

b. 100 Nm

c. 150 Nm

d. 200 Nm

e. 250 Nm

Jawaban : B

Pembahasan :

Membentuk sudut α = 30° . Dengan demikian besar torsinya adalah :

τ = l x F . Sin α

τ = 20 x 10 . Sin 30°

τ = 20 x 10 .

12

τ = 100 Nm

5. Dua orang anak sedang menunggangi jungkat jungkit. Anak A memiliki berat 32 kg menaiki jungkat jungkit sebelah kanan dengan jarak 2 m dari titik tumpu, sedangkan anak B memiliki berat 38 kg menaiki sebelah kiri dengan jarak 1,6 m dari titik tumpu. Jika kita anggap percepatan gravitasi di lokasi tersebut adalah 10 m/s2, berapa torsi masing masing anak? Berapa torsi totalnya? Ke mana arah putaran jungkat jungkit?

Jika dimisalkan anak A yang bermassa 32 kg menyebabkan torsi A (τA) dan anak B bermassa 38 kg menyebabkan torsi B, (τB) maka:

τA = d.F = d.w = dmg

τA = (2 m)(32 kg)(10 m/s2)

τA = 640 kgm2/s2

τB = d.F = d.w = dmg

τB = (1,6 m)(38 kg) (10 m/s2)

τB = 608 kgm2/s2

Τtotal = τA – τB

Τtotal = (640 kgm2/s2) – (608 kgm2/s2)

Τtotal = 32 kgm2/s2

6. Sebuah benda bekerja gaya 16 N. Jika panjang batang benda 25 cm, hitunglah besar momen gaya terhadap titik P!

Jawaban:

Besar gaya F = 16 N-Besar vektor posisi r = 25 cm = 0,25 m-Sudut antara vektor posisi dan vektor gaya,θ = 30°

Besar momen gaya terhadap titik P yaituτ = rFsinθ = (0,25 m) x (16 N) sin 30°

= (4 Nm) x (1/2)= 2 Nm

Beberapa contoh soal momen gaya dan kunci jawaban yang disebutkan di atas dapat dijadikan bahan pembelajaran saat di rumah. Dengan begitu, kamu bisa lebih memahami materi ini dan mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari. (DLA)