Seorang anak duduk di atas kursi pada roda yang berputar vertikal. Jika g = 10 m/s 2 dan jari-jari roda 3 m, laju maksimum roda agar anak tidak terlepas dari tempat duduknya adalah ....

Pembahasan

Diketahui: Lintasan vertikal melingkar sisi dalam R = 3 m g = 10 m / s 2 Ditanya: v mak s ​ = ... ? Penyelesaian: Diagram bebas sistem (anak dan roda) digambarkan sebagai berikut. Roda dan anak berputarsecara vertikal, tentu lintasan yang terbentuk adalah lingkaran. Di titik tertinggi A ada dua gaya yang bekerja pada sistem, sebagai penyebab gaya sentripetal, yaitu gaya tekan alas roda pada lintasan (disebut gaya normal N ) dan gaya berat sistem ( w = mg ).Berdasarkan hukum II Newton yang berlaku pada titik tertinggi A dirumuskan oleh: Σ F = F s p ​ w + N = m R v 2 ​ . Kelajuan maksimumroda di titik tertinggi A agar anak tidak terlepas dari tempat duduknya disebut sebagai kelajuan kritis yang diperoleh untuk N = 0. Maka, berdasarkan persamaan di atas diperoleh hasil: w + 0 = m R v 2 ​ m g = m R v 2 ​ v mak s ​ = g R ​ v mak s ​ = 10 × 3 ​ v mak s ​ ≈ 5 , 4 m / s . Dengan demikian, laju maksimum roda agar anak tidak terlepas dari tempat duduknya adalah5,4 m/s. Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah B.