Contoh soal percepatan sentripetal, gaya sentripetal dan pembahasan

Postingan ini membahas contoh soal percepatan sentripetal dan gaya sentripetal yang disertai pembahasannya. Percepatan sentripetal adalah percepatan pada benda yang bergerak melingkar dengan arah menuju pusat putaran. Gaya sentripetal adalah gaya yang arahnya menuju pusat putaran.

Rumus percepatan sentripetal:
as =

v2

R

= ω2 . R
Fs = m

v2

R

= m . ω2 . R

Keterangan:

• as = percepatan sentripetal (m/s2)
• Fs = gaya sentripetal (N)
• v = kecepatan linear (m/s)
• R = jari-jari (m)
• ω = kecepatan sudut (rad/s)
• m = massa (kg)

Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal percepatan sentripetal dan gaya sentripetal yang disertai pembahasannya dibawah ini.

Contoh soal 1

Diketahui sebuah benda bergerak melingkar dengan jari-jari 2 m. Jika kecepatan linear 10 m/s maka percepatan sentripetal benda adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• R = 2 m
• v = 10

Maka percepatan sentripetal dihitung dengan rumus dibawah ini:

→ as =

v2

R

→ as =

102

2

= 50 m/s2

Soal ini jawabannya B.

---

Contoh soal 2

Diketahui sebuah benda bergerak melingkar dengan kecepatan sudut 2 rad/s. Jika jari-jari lingkaran 0,5 m maka percepatan sentripetal benda adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• ω = 2 rad/s
• R = 0,5 m

Untuk menghitung percepatan sentripetal jika kecepatan sudut diketahui sebagai berikut:

→ as = ω2 . R
→ as = 22 . 0,5 = 2 m/s2

Jadi soal ini jawabannya D.

---

Contoh soal 3

Sebuah roda berputar dengan frekuensi 4π-1 Hz. Jika jari-jari roda 0,5 m maka percepatan sentripetal roda adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

→ ω = 2π f = 2π 4π-1 = 8 rad/s
→ as = ω2 . R = 82 0,5 = 32 m/s2

Jadi soal ini jawabannya C.

---

Contoh soal 4

Sebuah mobil mengitari lintasan melingkar mendatar dengan jari-jari 20 m dan kelajuan tetap 10 m/s. Percepatan mobil adalah…

A. 10 m/s2 menjauhi pusat.
B. 10 m/s2 menuju pusat
C. 5 m/s2 menjauhi pusat
D. 5 m/s2 menuju pusat
E. 0

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

→ as =

v2

R

=

102

20

= 5 m/s2

Jadi besar percepatan mobil 5 m/s2 menuju pusat. Soal ini jawabannya D.

---

Contoh soal 5

Sebuah benda bermassa 8 kg bergerak melingkar dengan laju linear 4 m/s dan jari-jari lintasan 8 m. Maka:

1. Waktu putar 6π s
2. Percepatan sentripetalnya 2 m/s2
3. Kecepatan sudutnya 2 rad/s

Pernyataan yang benar adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

1. v =

2πR

T

atau T =

πR

v

=

2π 8

4

= 4π s
2. as =

v2

R

=

42

8

= 2 m/s2
3. ω =

v

R

=

4

8

= 0,5 rad/s

Pernyataan yang benar hanya nomor 2 saja. Jadi soal ini jawabannya D.

---

Contoh soal 6

Sebuah batu bermassa 200 gram diikat dengan tali ringan kemudian diputar horizontal seperti gambar dibawah ini.

Jika kecepatan sudut batu 5 rad/s dan panjang tali 0,6 m maka gaya sentripetal yang bekerja pada batu adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• m = 200 gram = 0,2 kg
• R = 0,6 m
• ω = 5 rad/s

Gaya sentripetal dihitung dengan rumus dibawah ini:

→ Fs = m .

v2

R

= m . ω2 . R
→ Fs = 0,2 . 52 . 0,6 = 3 N

Jadi soal ini jawabannay C.

---

Contoh soal 7

Diketahui sebuah benda bermassa 10 kg melingkar beraturan dengan kecepatan 4 m/s. Jika jari-jari lingkarannya 0,5 m, maka:

1. Frekuensi putaran 4/π Hz
2. Percepatan sentripetal 32 m/s2
3. Gaya sentripetal 320 N
4. Periode 4π s

Pernyataan yang benar adalah…

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• m = 10 kg
• v = 4 m/s
• R = 0,5 m

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

1. f =

v

2π R

=

4

2π 0,5

=

4

π

Hz
2. as =

v2

R

=

42

0,5

= 32 m/s2
3. Fs = m . as = 10 . 32 = 320 N
4. T =

1

f

=

1

4/π

= π s

Jadi 4 pernyataan soal ini benar semua atau jawaban A.

---

Contoh soal 8

Seorang siswa memutar sebuah batu yang diikat pada ujung seutas tali. Batu diputar secara horizontal seperti gambar dibawah ini.

Jika laju putar batu dijadikan 2 kali semula maka gaya sentripetalnya menjadi…

A. 6 kali semula
B. 5 kali semula
C. 4 kali semula
D. 2 kali semula
E. tetap

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• v2 = 2v1
• R1 = R2

Cara menjawab ini dengan membandingkan gaya sentripetal keadaan 1 dengan keadaan 2:

→

Fs1

Fs2

=

m

v12

R1

m

v22

R2

→

Fs1

Fs2

=

v12

v22

=

v12

(2v1)2

=

1

4

→ Fs2 = 4 Fs1

Jadi soal ini jawabannya C.