Contoh Soal Momen Inersia beserta Jawabannya | Materi Fisika Kelas 11 SMA

Contoh Soal Momen Inersia beserta Jawabannya | Materi Fisika Kelas 11 SMA – Di mapel ini, salah satu yang akan kamu pelajari adalah momen inersia.

Selain memahami materi, kamu juga akan belajar untuk menghitung menggunakan berbagai rumus momen inersia tertentu. 🧮

Oleh karena itu, kali ini Mamikos akan mengajakmu untuk memperdalam pemahaman dengan menggunakan berbagai contoh soal momen inersia beserta jawabannya lengkap di artikel ini. 💫📖

Pengertian Momen Inersia

Dalam materi Fisika kelas 11, momen inersia menggambarkan seberapa besar kecenderungan suatu benda untuk menahan perubahan gerak rotasinya terhadap poros tertentu. Sederhananya, konsep ini menjelaskan seberapa “malas” suatu benda untuk mulai berputar atau berhenti berputar.

Semakin besar nilai momen inersia, maka semakin sulit pula benda tersebut digerakkan dari keadaan diam, atau dihentikan dari gerak putarnya. Jadi, benda yang diam akan cenderung tetap diam, sedangkan benda yang sudah berputar akan terus berputar kecuali ada gaya yang menghentikannya.

Oh, ya, setiap benda memiliki nilai momen inersia yang berbeda karena dipengaruhi oleh bentuk dan posisi sumbu rotasinya, lho. Misalnya, momen inersia pada sebuah silinder tentu tidak sama dengan bola, meskipun massanya mungkin serupa.

Rumus Momen Inersia

Dikarenakan tiap benda memiliki karakteristik yang berbeda, maka rumus yang digunakan pun tidak bisa disamakan begitu saja.

Benda sederhana seperti partikel memiliki perhitungan yang lebih mudah dibandingkan dengan benda tegar yang terdiri dari banyak partikel.

Begitu juga dengan bentuk-bentuk lain seperti batang, pelat, silinder, hingga bola semuanya punya rumus tersendiri tergantung pada posisi sumbu rotasi dan distribusi massanya.

Nah, supaya lebih mudah dipahami, berikut penjabaran berbagai rumus momen inersia berdasarkan jenis bendanya.

Rumus Momen Inersia Partikel

Partikel bisa dibilang sebagai bentuk paling sederhana dari suatu benda. Pada partikel, momen inersia dihitung berdasarkan hasil kali antara massa partikel dengan kuadrat jarak partikel tersebut terhadap sumbu rotasi. Rumus umumnya dapat ditulis sebagai:

Keterangan:

• I = momen inersia (kg·m²)
• m = massa partikel (kg)
• r = jarak ke sumbu rotasi (m)

Rumus Momen Inersia Benda Tegar

Berbeda dengan partikel tunggal, benda tegar terdiri atas banyak partikel yang massanya tersebar merata. Kamu bisa membayangkannya seperti adonan martabak manis yang diberi wijen secara merata di seluruh permukaan.

Momen inersia total dari benda tegar didapat dari penjumlahan semua partikel penyusunnya:

Keterangan:

• m₁, m₂, …, mn = massa tiap partikel
• r₁, r₂, …, rn = jarak tiap partikel ke sumbu rotasi
• I = momen inersia benda tegar (kg·m²)

Rumus Momen Inersia Batang Silinder

Batang silinder dapat berotasi pada dua titik berbeda, yaitu di pusatnya atau di ujungnya. Masing-masing memiliki nilai momen inersia yang berbeda.

1. Batang silinder yang diputar di pusat:

2. Batang silinder yang diputar di ujung:

Keterangan:

• I = momen inersia (kg·m²)
• M = massa batang silinder (kg)
• L = panjang batang (m)

Rumus Momen Inersia Pelat Segiempat

Pelat persegi panjang juga punya dua kemungkinan posisi sumbu rotasi: di tengah dan di tepi. Nilai momen inersianya berbeda tergantung letak sumbu tersebut.

1. Pelat tipis diputar di pusat:

2. Pelat tipis diputar di ujung:

Keterangan:

• I = momen inersia (kg·m²)
• M = massa pelat (kg)
• a = panjang pelat (m)
• b = lebar pelat (m)

Rumus Momen Inersia Silinder

Silinder juga memiliki beberapa bentuk, seperti silinder berongga, silinder tipis berongga, dan silinder pejal. Masing-masing memiliki perhitungan tersendiri.

1. Silinder berongga:

2. Silinder tipis berongga (contohnya cincin):

3. Silinder pejal:

Keterangan:

• I = momen inersia (kg·m²)
• M = massa silinder (kg)
• R, R₁, R₂ = jari-jari silinder (m)

Rumus Momen Inersia Bola

Seperti silinder, bola juga bisa berupa bola pejal maupun tipis berongga.

1. Bola pejal:

2. Bola tipis berongga:

Keterangan:

• I = momen inersia (kg·m²)
• M = massa bola (kg)
• R = jari-jari bola (m)

Rumus Momen Inersia Batang Homogen

Batang homogen memiliki momen inersia yang bergantung pada letak sumbu putarnya.

1. Jika batang diputar di pusat:

2. Jika batang diputar di ujung:

Keterangan:

• I = momen inersia (kg·m²)
• M = massa batang (kg)
• L = panjang batang (m)

Contoh Soal Momen Inersia beserta Jawabannya

Kalau tadi kita sudah belajar tentang pengertian dan berbagai rumus, di bagian ini Mamikos akan memberikan berbagai contoh soalnya. Kamu tidak perlu khawatir karena contoh soal momen inersia di bawah ini akan disertai dengan jawabannya.

1. Sebuah roda sepeda bermassa 2 kg dan berjari-jari 0,3 m berputar pada porosnya. Jika dianggap sebagai cakram pejal, berapakah momen inersianya?

A. 0,09 kg·m²
B. 0,12 kg·m²
C. 0,15 kg·m²
D. 0,18 kg·m²

Jawaban: B

2. Pada eksperimen laboratorium, seorang siswa mencoba memutar batang homogen bermassa 0,5 kg dan panjang 1 m pada salah satu ujungnya. Berapa momen inersia batang tersebut?

A. 0,25 kg·m²
B. 0,33 kg·m²
C. 0,42 kg·m²
D. 0,17 kg·m²

Jawaban: C

3. Bola pejal dengan massa 4 kg dan jari-jari 0,2 m menggelinding tanpa slip di lantai. Tentukan nilai momen inersianya.

A. 0,024 kg·m²
B. 0,048 kg·m²
C. 0,016 kg·m²
D. 0,032 kg·m²
Jawaban: A

4. Dalam sistem katrol, digunakan roda berbentuk cincin tipis bermassa 3 kg dan berjari-jari 0,5 m. Momen inersia roda tersebut adalah …

A. 0,25 kg·m²
B. 0,50 kg·m²
C. 0,75 kg·m²
D. 1,00 kg·m²

Jawaban: A

5.Di sebuah wahana permainan, kursi berbentuk piringan berputar di tengah taman bermain. Jika massanya 10 kg dan jari-jarinya 1 m, berapa momen inersia kursi tersebut?

A. 3 kg·m²
B. 4 kg·m²
C. 5 kg·m²
D. 6 kg·m²

Jawaban: C

6. Sebuah pelat persegi bermassa 2 kg dan panjang sisi 0,4 m berotasi terhadap sumbu yang melalui pusat dan tegak lurus bidang pelat. Tentukan momen inersianya.

A. 0,012 kg·m²
B. 0,032 kg·m²
C. 0,027 kg·m²
D. 0,021 kg·m²

Jawaban: D

7. Saat latihan fisika, Rani memutar tongkat logam bermassa 1 kg dan panjang 2 m di tengahnya. Nilai momen inersia tongkat tersebut adalah …

A. 0,33 kg·m²
B. 0,42 kg·m²
C. 0,17 kg·m²
D. 0,25 kg·m²

Jawaban: D

8. Sebuah koin logam kecil (cakram tipis) bermassa 0,02 kg dan berjari-jari 0,02 m berputar di atas meja. Tentukan momen inersianya.

A. 2,0 × 10⁻⁶ kg·m²
B. 4,0 × 10⁻⁶ kg·m²
C. 6,0 × 10⁻⁶ kg·m²
D. 8,0 × 10⁻⁶ kg·m²

Jawaban: B

9. Sebuah silinder pejal bermassa 5 kg dan berjari-jari 0,4 m digunakan dalam alat uji mekanik. Nilai momen inersianya adalah …

A. 0,24 kg·m²
B. 0,32 kg·m²
C. 0,40 kg·m²
D. 0,48 kg·m²

Jawaban: A

10. Dalam model tata surya mini, planet mainan bermassa 0,8 kg dipasang pada batang dengan panjang 0,5 m dan dianggap sebagai titik massa. Hitung momen inersianya terhadap sumbu rotasi di pusat batang.

A. 0,10 kg·m²
B. 0,15 kg·m²
C. 0,20 kg·m²
D. 0,25 kg·m²

Jawaban: C

11.Ketika sebuah pintu dibuka, bagian manakah yang memiliki momen inersia paling besar terhadap engsel?

A. Tepat di dekat engsel
B. Di tengah daun pintu
C. Di tepi terluar pintu
D. Semua titik sama

Jawaban: C

12. Dua benda berbentuk bola pejal dan bola berongga memiliki massa serta jari-jari yang sama. Manakah yang memiliki momen inersia lebih besar?

A. Bola berongga
B. Bola pejal
C. Keduanya sama
D. Tidak bisa ditentukan

Jawaban: A

13. Dalam eksperimen, seorang siswa mencoba dua cakram identik. Cakram pertama diputar pada pusatnya, sedangkan cakram kedua diputar pada tepi luarnya. Benda manakah yang memiliki momen inersia lebih besar?

A. Cakram kedua
B. Cakram pertama
C. Sama besar
D. Bergantung arah putaran

Jawaban: A

14. Sebuah batang logam bermassa 2 kg dan panjang 0,8 m diputar pada sumbu di tengahnya. Tentukan momen inersia batang tersebut.

A. 0,15 kg·m²
B. 0,20 kg·m²
C. 0,05 kg·m²
D. 0,10 kg·m²

Jawaban: D

15. Dalam permainan gasing, gasing yang lebih lebar cenderung berputar lebih stabil karena …

A. Massa gasing lebih kecil
B. Gaya gesek lebih besar
C. Momen inersianya lebih besar
D. Kecepatannya lebih tinggi

Jawaban: C

16. Sebuah pelat persegi panjang dengan panjang 0,6 m dan lebar 0,2 m memiliki massa 3 kg. Jika berotasi terhadap sumbu yang melalui pusat, maka momen inersianya adalah …

A. 0,06 kg·m²
B. 0,08 kg·m²
C. 0,10 kg·m²
D. 0,12 kg·m²

Jawaban: B

17. Dalam sebuah eksperimen, silinder A bermassa 4 kg dan berjari-jari 0,3 m, sedangkan silinder B bermassa 2 kg dan berjari-jari 0,5 m. Manakah yang memiliki momen inersia lebih besar?

A. Silinder A
B. Silinder B
C. Sama besar
D. Tidak dapat ditentukan

Jawaban: B

18. Ketika tukang potong logam mengasah pisau di roda gerinda, roda dengan momen inersia lebih besar akan …

A. Lebih cepat berhenti
B. Lebih sulit diputar
C. Lebih mudah berubah arah
D. Tidak berputar sama sekali

Jawaban: B

19. Seorang teknisi sedang merancang robot dengan dua roda, yaitu roda kecil dan roda besar. Jika massa kedua roda sama, roda manakah yang memiliki momen inersia lebih besar?

A. Roda kecil
B. Roda besar
C. Keduanya sama
D. Tidak bisa ditentukan tanpa data kecepatan

Jawaban: B

20. Bola pejal dengan massa 6 kg dan jari-jari 0,25 m menggelinding tanpa slip. Tentukan nilai momen inersianya.

A. 0,06 kg·m²
B. 0,08 kg·m²
C. 0,10 kg·m²
D. 0,12 kg·m²

Jawaban: A

Penutup

Contoh soal momen inersia beserta jawabannya tadi juga bisa kamu kerjakan bersama teman maupun kelompok belajar, lho. Sehingga, jika ada di antara kalian yang masih belum paham, bisa saling membantu. 😄

Setelah ini, yuk, lanjutkan belajar materi lainnya dengan contoh soal yang ada di blog Mamikos, lengkap dengan penjelasannya. 🤳

---

Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu:

Kost Dekat UGM Jogja

Kost Dekat UNPAD Jatinangor

Kost Dekat UNDIP Semarang

Kost Dekat UI Depok

Kost Dekat UB Malang

Kost Dekat Unnes Semarang

Kost Dekat UMY Jogja

Kost Dekat UNY Jogja

Kost Dekat UNS Solo

Kost Dekat ITB Bandung

Kost Dekat UMS Solo

Kost Dekat ITS Surabaya

Kost Dekat Unesa Surabaya

Kost Dekat UNAIR Surabaya

Kost Dekat UIN Jakarta