Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar

Seorang pekerja konstruksi menggunakan kunci inggris untuk mengencangkan baut pada sebuah mesin. Ketika ia menambah panjang pegangan kunci inggris menggunakan pipa tambahan, baut lebih mudah dikencangkan.
Apa alasan fisika yang mendasari fenomena ini?

• Pipa tambahan meningkatkan massa kunci inggris

• Panjang tambahan meningkatkan gaya yang diberikan

• Peningkatan panjang mengurangi momen gaya yang diperlukan

• Peningkatan panjang meningkatkan momen gaya untuk gaya yang sama

Sebuah jembatan yang panjang menopang sebuah truk berat yang berhenti di tengah-tengah jembatan. Posisi pilar penopang utama berada di kedua ujung jembatan.
Bagaimana gaya yang bekerja pada kedua pilar berubah jika truk bergeser mendekati salah satu ujung jembatan?

• Gaya pada pilar yang dekat dengan truk meningkat, sementara gaya pada pilar lain menurun

• Gaya pada kedua pilar tetap sama karena berat truk tidak berubah

• Gaya pada pilar yang dekat dengan truk menurun, sedangkan gaya pada pilar lain meningkat

• Gaya pada kedua pilar meningkat secara bersamaan karena distribusi beban berubah

Sebuah kincir angin memiliki bilah panjang dan pendek dengan distribusi massa yang sama. Ketika angin bertiup, kincir dengan bilah panjang memerlukan waktu lebih lama untuk mulai berputar dibandingkan dengan kincir dengan bilah pendek.
Apa yang menyebabkan perbedaan ini?

• Bilah panjang memiliki momen inersia yang lebih besar dibandingkan bilah pendek

• Bilah pendek menghasilkan gaya rotasi yang lebih besar dari angin

• Bilah panjang mengalami lebih banyak gesekan udara dibandingkan bilah pendek

• Bilah pendek lebih ringan sehingga memerlukan energi lebih kecil untuk berputar

Sebuah gedung pencakar langit dirancang untuk memiliki pondasi yang sangat berat dan kokoh. Bagian atas gedung dibuat dengan bahan yang lebih ringan.
Apa tujuan desain ini dalam konteks kesetimbangan?

• Mengurangi tekanan gedung pada tanah agar pondasi lebih awet

• Memastikan pusat massa gedung tetap rendah sehingga lebih stabil

• Membuat gedung lebih fleksibel untuk mengurangi kerusakan akibat angin

• Memastikan berat gedung merata dari bawah ke atas

Sebuah pemutar piringan musik dapat berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Untuk mencapai kecepatan ini dengan efisien, piringan dirancang sangat tipis di tepi luar dibandingkan bagian tengahnya.
Mengapa desain seperti ini dipilih?

• Untuk mengurangi momen inersia sehingga akselerasi sudut lebih cepat

• Untuk meningkatkan gaya gesek pada tepi piringan

• Untuk memastikan piringan tetap stabil saat berputar

• Untuk mengurangi energi rotasi yang diperlukan pada pusat piringan