5. Sebuah mobil bermassa 1000 kg mempunyai empat roda bermassa 10 kg. Ketika mobil bergerak, seperberapakah dari energi kinetik totalnya yang berasal dari rotasi roda pada sumbunya? Anggaplah roda memiliki inersia rotasi yang sama sebagai cakram yang mempunyai massa dan ukuran yang sama. Mengapa Anda tidak perlu mengetahui jejari roda?
Jawab :
15. Sebuah yoyo mempunyai inersia rotasi 950 g cm² dan massa 120 g. Jejari porosnya 3,2 mm, dan panjang talinya 120 cm. Yoyo menggelinding dari keadaan diam ke bawah menuju ujung tali. (a) Berapakah magnitudo percepatan linearnya? (b) Berapa lamakah yoyo dapat mencapai ujung tali ketika yoyo mencapai ujung tali, berapakah (c) laju linearnya? (d) energi kinetik translasinya? (e) energi kinetik rotasinya? dan (e) laju sudutnya?
25. Pada satu saat dalam Gambar 11-40, dua partikel bergerak pada bidang datar xy. Partikel P_{1} memiliki massa 6,5 kg dan laju v_{1} =2,2 m/detik, dan jaraknya d, 1,5 m dari titik O. Partikel = P_{2} mempunyai massa 3,1 kg dengan laju v_{2} =3,6 m/detik, dan jaraknya d_{2} =2,8 m dari titik O. (a) Berapa besar dan (b) Bagaimana arah momentum sudut net pada dua partikel terhadap O?
35. Momentum sudut sebuah flywheel mempunyai inersia rotasi 0,140 kg m2 terhadap sumbu pusatnya, berkurang dari 3,00 menjadi 0,800 kg m2/detik dalam 1,5 detik (a) Berapa magnitudo rata-rata torque yang bekerja pada flywheel terhadap sumbu pusatnya selama periode tersebut? (b) Dengan asumsi percepatan sudut konstan, berapa sudut yang dilalui flywheel saat berbalik? (b) Berapa usaha yang dilakukan pada roda? (c) Berapa daya rata-rata flywheel?
45. Sebuah jalur dipasang di atas roda besar yang bebas untuk menggelinding pada sumbu vertikal dengan gesekan yang dapat diabaikan (Gambar 11-47). Kereta api mainan bermassa m ditempatkan di atas jalur, dan dengan sistem yang pada awalnya diam, tenaga listrik kereta api dinyalakan. Kereta api mencapai laju 0,15 m/detik terhadap jalur.
Berapakah laju sudut roda jika massanya 1.1m dan jejarinya 0,43 m? (Anggaplah roda sebagai lingkaran berlubang (hoop) dan abaikan massa jeruji dan bagian tengah roda).
55. Sebuah cakram homogen bermassa 10m dan jejari 3,0r dapat berotasi bebas terhadap pusat tetapnya seperti komidi putar. Sebuah cakram homogen yang lebih kecil
bermassam dan jejari r terbentang di atas cakram yang lebih besar, keduanya mempunyai satu titik pusat. Pertama-tama, kedua cakram berotasi bersama dengan laju sudut 20 rad/s.
Kemudian sebuah gangguan kecil menyebabkan cakram yang lebih kecil tergeser ke luar menyeberangi cakram yang lebih besar, sampai tepi terluar cakram yang lebih kecil bertemu tepi luar cakram yang lebih besar. Setelah itu, kedua cakram berotasi bersama lagi (tanpa pergeseran lanjutan). (a) Berapakah laju sudut kedua cakram terhadap pusat cakram yang lebih besar? (b) Berapakah perbandingan K/K, energi kinetik baru sistem dua-cakram terhadap energi kinetik awal sistem?
65. Sebuah balok batu granit homogen berbentuk buku berdimensi luar 20 cm dan 15 cm, serta ketebalan 1,2 cm. Densitas (massa per unit volume) batu granit adalah 2,64 g/cm³.
Balok berotasi terhadap sumbu yang tegak lurus terhadap permukaannya dan berjarak setengahnya antara titik pusat dan sudutnya. Momentum sudut terhadap sumbunya adalah 0,104 kg m2/detik. Berapakah energi kinetik rotasi terhadap sumbunya?
75. Mobil mainan bermassa 3,0 kg bergerak sepanjang sumbu x dengan laju Z = - 2r ^ 3 * i m/detik dengan r dalam detik. Untuk t > 0 berapa (a) momentum sudut Z mobil, dan (b) torque 7 pada mobil, keduanya dihitung terhadap titik asal? Berapa (c) Zdan (d) 7 terhadap titik (2.0 m, 5.0 m. 0)? Berapa (e) Z dan (f)7 terhadap titik (2,0 m, -5,0 m, 0)?
85. Dalam Gambar 11-62, sebuah gaya horizontal konstan F yang besarnya 12 N diberikan pada sebuah silinder pejal homogen melalui tali kail yang digulung di sekeliling silinder.
Massa silinder 10 kg, jejarinya 0,10 m, dan silinder menggelinding mulus di permukaan horizontal. (a) Berapa magnitudo percepatan pusat massa silinder? (b) Berapa magnitudo percepatan sudut silinder pada pusat massanya? (c) Dalam notasi unit-vektor, berapa gaya gesek yang bekerja pada silinder?
95. Di sebuah TK, terdapat komidi putar kecil dengan jejari 1,20 m dan massa 180 kg. Jejari girasinya (lihat Soal 85 Bab 10) adalah 91,0 cm. Seorang anak bermassa 44,0 kg berlari dengan laju 3,00 m/detik di sepanjang jalur yang bersinggungan dengan tepi komidi putar yang awalnya diam, kemudian melompat ke atas. Abaikan gesek antara bantalan sumbu dan tiang komidi putar. Hitung (a) inersia rotasi komidi putar terhadap poros (sumbu) rotasinya, (b) besar momentum sudut anak yang sedang berlari terhadap sumbu rotasi komidi putar, dan (c) laju sudut komidi putar dan anak setelah anak tersebut melompat ke komidi putar!
