Lab Gerak Rotasi

Tujuan Praktikum

Memutar benda dengan tanganmu sendiri

Kamera laptop membaca gerak tanganmu. Tanganmu menjadi pendorong roda, penyangga bidang miring, dan lengan penari putar. Dari tiga percobaan itu kamu akan menemukan sendiri hukum-hukum dinamika rotasi.

τ
Menganalisis momen gayaMenyelidiki pengaruh besar gaya (F), jarak titik tangkap dari poros (r), dan sudut gaya (θ) terhadap momen gaya τ = r F sin θ.
α
Menerapkan hukum II Newton rotasiMenjelaskan hubungan Στ = I α: momen gaya yang sama menghasilkan percepatan sudut lebih kecil pada benda dengan momen inersia lebih besar.
k
Membandingkan benda menggelindingMenentukan urutan tiba cincin, bola berongga, silinder pejal, dan bola pejal di dasar bidang miring berdasarkan konstanta momen inersia k.
L
Membuktikan kekekalan momentum sudutMenunjukkan bahwa I₁ω₁ = I₂ω₂ ketika momen gaya luar nol, dan menjelaskan mengapa energi kinetik rotasi berubah.
✎
Menyajikan data dan menyimpulkanMencatat data simulasi ke LKPD, menghitung besaran teoritis, lalu membandingkan dan menarik kesimpulan.

Identitas Lab

Mata pelajaranFisika

Fase / KelasF / XI

ElemenPemahaman fisika & keterampilan proses

MateriDinamika rotasi benda tegar

Alokasi waktu2 × 45 menit

ModelInkuiri terbimbing

Alat & Bahan

Laptop/PC dengan webcam, browser Chrome atau Edge terbaru, ruangan cukup terang, LKPD (tab LKPD), kalkulator.

Teori Singkat

Dinamika rotasi benda tegar

Setiap besaran gerak lurus punya pasangan pada gerak rotasi. Gaya menjadi momen gaya, massa menjadi momen inersia, dan momentum menjadi momentum sudut.

1. Momen gaya (torsi)

Momen gaya adalah ukuran kemampuan gaya untuk memutar benda terhadap poros. Besarnya bergantung pada gaya, jarak titik tangkap ke poros, dan sudut antara vektor posisi r dan gaya F.

τ = r · F · sin θ = F · dd = r sin θ disebut lengan momen · satuan N·m

Gaya yang segaris dengan r (θ = 0° atau 180°) tidak memutar benda. Torsi maksimum terjadi saat θ = 90°. Arah torsi mengikuti kaidah tangan kanan: berlawanan arah jarum jam diberi tanda positif, searah jarum jam negatif.

2. Momen inersia

Momen inersia menyatakan kelembaman benda untuk berputar. Nilainya bergantung pada massa dan cara massa itu tersebar terhadap poros.

I = Σ mᵢ rᵢ² = k · M · R²teorema sumbu sejajar: I = I_pm + M d²

Benda (poros di pusat)	I	k
Cincin / silinder tipis berongga	MR²	1
Bola berongga tipis	⅔ MR²	0,67
Silinder pejal / cakram	½ MR²	0,50
Bola pejal	⅖ MR²	0,40
Batang, poros di tengah	¹⁄₁₂ ML²	–

3. Hukum II Newton untuk rotasi

Resultan momen gaya pada benda tegar menghasilkan percepatan sudut yang berbanding terbalik dengan momen inersianya.

Σ τ = I · αhubungan gerak lurus: v = ωR · a_t = αR

Translasi	Rotasi
Perpindahan s (m)	Sudut θ (rad)
Kecepatan v (m/s)	Kecepatan sudut ω (rad/s)
Massa m (kg)	Momen inersia I (kg·m²)
Gaya F = m a	Momen gaya τ = I α
Ek = ½ m v²	Ek_rot = ½ I ω²
Momentum p = m v	Momentum sudut L = I ω

4. Menggelinding pada bidang miring

Benda yang menggelinding tanpa slip bergerak translasi sekaligus berotasi. Sebagian energi potensialnya dipakai untuk berputar, sehingga percepatannya lebih kecil daripada benda yang meluncur tanpa gesekan.

a = g sin θ ⁄ (1 + k)waktu tempuh sepanjang L dari diam: t = √(2L(1 + k) ⁄ (g sin θ))

Makin kecil k, makin sedikit energi yang tersimpan sebagai rotasi, makin cepat benda tiba. Massa dan jari-jari benda tidak memengaruhi percepatan, hanya bentuk sebaran massanya.

Ek_total = ½ M v² (1 + k) = M g h

5. Momentum sudut dan kekekalannya

Momentum sudut benda yang berputar adalah hasil kali momen inersia dan kecepatan sudutnya. Momen gaya luar mengubah momentum sudut: Στ = ΔL/Δt.

L = I · ωjika Στ_luar = 0 → I₁ ω₁ = I₂ ω₂

Penari balet atau atlet seluncur yang menarik lengannya ke dekat badan memperkecil I, sehingga ω membesar. Momentum sudut tetap, tetapi energi kinetik rotasi ½ I ω² = L²/(2I) justru bertambah. Tambahan energi itu berasal dari usaha otot lengan yang menarik beban ke arah poros.

Prosedur Praktikum

Langkah kerja

Persiapan kamera

Buka tab Simulasi, lalu tekan Nyalakan Kamera dan izinkan akses kamera di browser.
Duduk 60–100 cm dari layar dengan cahaya dari depan (bukan membelakangi jendela). Pastikan kedua tanganmu terlihat di layar.
Tunggu sampai indikator tangan: 1 atau tangan: 2 muncul di pojok kiri atas panggung.

Cubit (pinch)Rapatkan ujung ibu jari dan telunjuk. Dipakai untuk memegang dan menarik roda, atau ditahan 1 detik untuk melepas benda.

Ujung telunjukKedua ujung telunjuk menjadi ujung-ujung bidang miring pada Percobaan 2.

Rentang pergelanganJarak kedua pergelangan tangan menjadi panjang lengan penari pada Percobaan 3.

Tanpa kamera, semua percobaan tetap bisa dijalankan dengan tetikus/sentuhan dan penggeser. Pintasan: C catat data, R reset, Spasi lepas benda (Percobaan 2).

Percobaan 1

Momen gaya pada roda

Pilih 1 · Momen Gaya. Atur massa roda 4 kg.
Cubit roda pada lingkaran r = 0,2 m, tarik tegak lurus jari-jari. Amati τ.
Ulangi pada r = 0,3; 0,4; 0,5 m dengan gaya kira-kira sama. Tekan Catat tiap posisi.
Pada r = 0,5 m, ubah arah tarikan (θ ≈ 30°, 60°, 90°) dan catat.
Aktifkan Tantangan Baut. Kendurkan baut yang butuh τ ≥ 24 N·m.
Ubah massa roda menjadi 8 kg dan bandingkan percepatan sudut α untuk τ yang sama.

Percobaan 2

Balap menggelinding

Pilih 2 · Menggelinding. Angkat kedua tangan; ujung telunjuk menjadi ujung bidang miring.
Atur kemiringan sekitar 20°. Tanpa kamera, pakai penggeser θ.
Tahan cubitan 1 detik (atau tekan Lepaskan). Sudut dikunci saat benda dilepas.
Amati urutan tiba, lalu tekan Catat untuk menyimpan empat benda sekaligus.
Ulangi untuk θ ≈ 35° dan θ ≈ 50°.

Percobaan 3

Penari di kursi putar

Pilih 3 · Momentum Sudut. Rentangkan kedua tangan lebar-lebar.
Tekan Beri Putaran. Catat r, I, dan ω.
Rapatkan tangan perlahan ke tengah. Catat pada 4–5 posisi r berbeda.
Bandingkan nilai L = Iω dan Ek rotasi di setiap posisi.
Aktifkan Gesekan poros, amati apa yang terjadi pada L.

kamera: matitangan: 0Percobaan 1

Seret roda dengan tetikus, atau nyalakan kamera lalu cubit roda.

video

Kamera belum aktif. Mode tetikus/sentuh siap dipakai.

Pengaturan roda

Massa roda M (cakram R = 0,5 m) 4 kg

Gesekan poros Tantangan Baut (butuh |τ| ≥ 24 N·m)

r (jarak ke poros)–

F (gaya tarik)–

θ (sudut r–F)–

d = r sin θ–

τ = r F sin θ–

I = ½ M R²–

α = Στ / I–

ω (kecepatan sudut)–

Grafik

Lembar Kerja Peserta Didik

LKPD Dinamika Rotasi

Data dari tab Simulasi masuk otomatis ke tabel. Isi kolom hitungan, jawab pertanyaan, lalu cetak atau simpan sebagai PDF.

Identitas

Nama

Kelas

Kelompok

Tanggal

Tabel 1 · Momen gaya pada roda

Hitung τ = r · F · sin θ dari data r, F, dan θ, lalu bandingkan dengan τ simulasi.

No	r (m)	F (N)	θ (°)	\|τ\| simulasi (N·m)	τ hitungan (N·m)

Tabel 2 · Balap menggelinding (L = 2,0 m, g = 9,8 m/s²)

Hitung a dari data: a = 2L ⁄ t². Hitung a teori: a = g sin θ ⁄ (1 + k).

No	Benda	k	θ (°)	t (s)	a = 2L/t²	a teori

Tabel 3 · Momentum sudut penari

Hitung L = I · ω dan Ek = ½ I ω² untuk setiap baris.

No	r (m)	I (kg·m²)	ω (rad/s)	L = Iω	Ek = ½Iω² (J)

Analisis

1. Dengan gaya yang kira-kira sama, bagaimana pengaruh jarak titik tangkap r terhadap momen gaya? Tunjukkan dengan data Tabel 1.

2. Pada sudut berapa momen gaya paling besar? Mengapa tarikan yang searah jari-jari roda tidak memutar roda?

3. Strategi apa yang kamu pakai untuk mengendurkan baut? Jelaskan dengan konsep lengan momen. Hubungkan dengan alasan kunci roda mobil dibuat panjang.

4. Saat massa roda diperbesar, apa yang terjadi pada α untuk τ yang sama? Hubungkan dengan Στ = I α.

5. Urutkan keempat benda dari yang paling cepat tiba. Jelaskan urutan itu dengan nilai k dan pembagian energi translasi–rotasi.

6. Jika bola pejal diganti bola pejal lain yang massanya dua kali lipat, apakah waktu tempuhnya berubah? Buktikan dengan persamaan.

7. Ketika r diperkecil, apa yang terjadi pada I, ω, dan L? Apakah data Tabel 3 mendukung I₁ω₁ = I₂ω₂?

8. Ek rotasi bertambah saat lengan dirapatkan padahal tidak ada momen gaya luar. Dari mana tambahan energi itu?

Kesimpulan

Tuliskan kesimpulan dari ketiga percobaan.

Pengembang

AP

Asep Panji Lesmana, S.S.

Kepala SMA Negeri 10 Depok · Tim Digitalisasi Pembelajaran · Aspal Edu · LabMaya.id

Lab maya ini dikembangkan untuk pembelajaran Fisika Fase F materi dinamika rotasi. Deteksi tangan memakai MediaPipe Hand Landmarker yang berjalan langsung di perangkat; video kamera tidak dikirim ke mana pun.

Teknologi

Deteksi tanganMediaPipe Tasks Vision 0.10.14

Grafik & simulasiCanvas 2D, fisika waktu nyata

Efek suaraWeb Audio API

FormatSatu berkas HTML

Catatan penggunaan

Gunakan Chrome atau Edge terbaru. Kamera membutuhkan halaman yang dibuka dari berkas lokal, localhost, atau situs https. Lab boleh dipakai dan dibagikan untuk keperluan pembelajaran.

Versi 1.0 · 2026