Sebuah air mengalir dari ketinggian 30 cm dan di dasarnya terdapat sebuah kincir air. Kincir air tersebut berbentuk silinder pejal dengan jari-jari 30 cm. Berapa kecepatan rotasi kincir air jika semua energi dari air digunakan untuk memutar kincir? (I silinder = 1/2 mR2)

Diketahui :
h = 30 cm = 0,3 m
R = 30 cm = 0,3 m

Ditanyakan : ω = … ?

Jawaban :
Energi merupakan kemampuan suatu benda untuk melakukan kerja. Pada soal ini, berlaku hukum kekekalan energi, dimana energi potensial yang dihasilkan oleh aliran air dari ketinggian h berubah menjadi energi kinetik karena aliran air tersebut menggerakkan kincir air. Energi kinetik pada kincir air tersebut terdiri dari energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi. Namun pada kincir air tidak ada energi kinetik translasi karena energi kinetik translasi hanya terjadi pada saat benda berpindah posisi. Nah, di sini kincir air hanya berputar di tempat, sehingga energi potensial dari berubah seluruhnya menjadi energi kinetik rotasi saja. Penjelasan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

EK rotasi = EP
½Iω² = mgh
½(½mR²)ω² = mgh
¼ R² ω² = gh
¼ (0,3)² ω² = (10)(0,3)
¼ (0,09) ω² = 3
ω² = (3)(4) / (0,09)
ω = 11,55 rad/s

Jadi, kecepatan rotasi kincir air adalah 11,55 rad/s.

BACA JUGA  Sebuah mobil memasuki ruang pencucian. Mobil tersebut menempati ruang hidrolik dengan ukuran 3m x 5m. Terhubung dengan sebuah hidrolik lain dengan ukuran luas 1,5 m2. Bila berat mobil 1000 N, maka gaya tekan minimal agar mobil terangkat adalah ....