Cara Mencari Percepatan Lemari Besi dan Gaya Menarik Lemari Besi

KOMPAS.com - Momentum sudut adalah hasil kali momentum inersia dengan kecepatan sudutnya dan merupakan besaran vektor.

Dikutip dari Buku Wangsit (Pawang Soal Sulit) HOTS UTBK SBMPTN SAINTEK 2021 (2020) oleh Tim Tentor Master, rumus momentum sudut, yakni:

L = I . ω

Keterangan:

I = momen inersia (kg.m²)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
L = momentum sudut (kg. m²/s)

Hukum kekekalan momentum sudut

Bunyi hukum kekekalan momentum sudut, yaitu:

"Jika tidak ada momen gaya (torsi) luar yang bekerja pada benda, maka momentum sudut suatu benda adalah kekal."

Rumus hukum kekekalan momentum sudut:

Usaha pada gerak rotasi

Adapun beberapa rumus yang dipakai untuk mencari usaha (W) pada gerak rotasi, yakni:

Contoh soal

Sebuah lemari besi dengan berat 300 N (awalnya dalam keadaan diam) ditarik oleh sebuah gaya dengan arah membentuk sudut teta di atas garis mendatar (cos θ = ). Apabila koefisien gerak status dan kinetik antara lemari besi dan lantai berturut-turut adalah 0,5 dan 0,4, gaya gesek kinetik yang bekerja pada lemari besi adalah 72 N dan besar percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka percepatan lemari besi dan gaya yang menarik lemari besi berturut-turut adalah ....

A. dan 90 N
B. dan 150 N
C. dan 210 N
D. dan 90 N
E. dan 150 N

Jawab:

Pertama, kita ilustrasikan terlebih dulu gambar lemari besi dan sudutnya.

Diketahui:

• 
• 
• W = 300 N
• 
• μk = 0,4

Ditanyakan:

• Percepatan lemari besi dan gaya yang menarik lemari besi berturut-turut = ....?

Pembahasan:

Pertama, kita hitung terlebih dulu gaya normal yang terjadi pada lemari besi.

Besar gaya normal:

Selanjutnya, kita cari besar gaya pada sumbu x dan y.

• Komponen sumbu y:

∑ Fy = 0
F sin θ+N-w =0
F sin θ = w-N
F sin θ = 300-180
F sin θ = 120
F = 120

• Komponen sumbu x:

∑Fx = ma
F cos θ - fk = ma
F cos θ = ma + fk

90=30a+72
18=30a

Jadi, besarnya gaya F dan percepatan benda masing-masing adalah 150 N dan . Jawaban (B).