Gerak Melingkar

Gerak melingkar – Dalam kehidupan sehari-hari, pasti kalian sering melihat arlogi atau jam dinding bukan ? hal itu kita lakukan untuk mengetahui waktu. Menurut mu bagaimana pergerakan jarum jam dinding tersebut ? Ya, jarum itu berputar pada satu sumbu (titik) ? Itulah salah satu contoh fenomena gerak melingkar yang akan kita pelajari pada kesempatan kali ini.

Ya, pergerakan jarum jam dinding termasuk contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari hari sebab jarum tersebut selalu menempuh sudut yang sama.

Sebagai contoh, jarum detik menempuh sudut sebesar 3600 selama satu menit dan waktu tiga puluh detik ditempuh oleh jarum sebesar 1800. Begitupula besar sudut yang ditempuh oleh jarum jam dan menit yang masing-masing memiliki besaran sudut sendiri.

Nah, langsung saja sekarang kita akan masuk pada materi gerak melingkar. Tahukah kalian apa yang dimaksud dengan gerak melingkar sebagaimana contoh yang sudah kita kemukakan diatas ?

Pengertian Gerak Melingkar

Seperti namanya, gerak melingkar yaitu sebuah gerak yang dilakukan dalam lintasan melingkar (lingkaran). Atau gerak benda pada lintasan melingkar. Gerak ini juga terbagi menjadi beberapa macam.

gambar gerak melingkar

# Gerak Melingkar Beraturan

Sudah paham kan dengan konsep gerak melingkar secara umum ? lalu bagaimana yang dimaksud gerak melingkar beraturan itu sendiri ? Sebenarnya, Gerak Melingkar Beraturan atau yang lebih sering disingkat GMB ini memilki kemiripan terhadap Gerak Lurus Beraturan (GLB). Hanya saja, ada sedikit perbedaannya sekaligus ciri khas dari masing-masing gerak tersebut.

Ciri utama dari Gerak Melingkar Beraturan adalah memiliki lintasan yang melingkar dan juga memiliki kelajuan tetap. Atau dapat dikatakan bahwa GMB adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan kelajuan tetap.

Ciri selanjutnya dari GMB adalah memilki besaran kecepatan atau kelajuan linier yang tetap dan arah kecepatan linier yang berubah setiap saat/ tidak tetap. Sedangkan percepatan sudut dan percepatan tangensialnya bernilal 0.

Bisakah kalian sebutkan contoh gerak melingkar beraturan ? Sebenarnya cukup banyak, salah satunya yaitu roler coster yang memiliki lintasan berupa lingkaran. Iya akan bergerak dipercepat ketika meluncur dari ketinggian dan akan diperlambat ketika berjalan dari bawah ke atas puncah tertinggi.

# Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Macam gerak melingkar yang ke dua yaitu  gerak melingkar berubah beraturan. Sebelumnya, pernahkah kalian merasakan sensasi naik wahana mainan roller coaster ?

Jika sudah, pasti kalian paham dengan perubahan kecepatan wahana yang memacu adrenalin tersebut bukan ?

Disaat roller coaster mulai menanjak naik ke lintasan lingkaran, maka kecepatannya perlahan berkurang. Namun, ketika sudah mencapai titik tertinggi dan bergerak turun, kecepatannya akan bertambah makin meningkat.

Nah, itulah contoh gerak melingkar berubah beraturan dalam kehidupan sehari-hari. Dari contoh tersebut kita ketahui bahwa, terdapat perubahan kecepatan yaitu ketika roller coaster bergerak naik dan juga turun dengan perubahan kecepatan yang tetap dalam selang waktu tertentu.

Dari sinni kita bisa definisikan, Gerak Melingkar Berubah Beraturan atau GMBB adalah gerak suatu benda yang memiliki lintasan berbentuk lingkaran dengan kecepatan sudut dan tangensial yang berubah secara teratur atau percepatan sudut dan percepatan tangensial benda yang konstan.

Rumus Gerak Melingkar

Setelah paham dengan konsep gerak melingkar baik beraturan maupun berubah beraturan, maka sekarang kita lanjutkan dengan mempelajari kaitan beberapa besaran yang terlibat dalam Fenomena Gerak Melingkar dalam rumus matematis.

Coba apa saja besaran – besaran terkait yang ada dalam gerak ini ?

  • Gerak pasti memiliki kecepatan ( v ) dalam hal ini yang dimaksud adalah kecepatan tangensial (m/s)
  • Jari – jari lintasan, karena lintasan yang dilalui berupa “lingkaran” (m)
  • Percepatan, apabila gerak melingkar dipercepat atau diperlambat (m/s²). Dalam fenomena ini percepatan di sebut dengan percepatan sentripetal.
  • Kecepatan sudut (rad)

Menghitung Percepatan Benda Pada Gerak Melingkar 

Percepatan pada GMB adalah percepatan yang tegak lurus terhadap lintasannya atau disebut dengan percepatan sentripetal. Percepatan ini yang menyebabkan arah kecepatan linier berubah. Nah, percepatan sentripetal dapat kita hitung dengan menggunakan persamaan berikut :

as= v²/r = ω²r

Keterangan:

  • as   percepatan sentripetal (m/s²)
  • v     kecepatan linier atau tangensial (m/s)
  • r     jari-jari lintasan (m)
  • ω    kecepatan sudut (rads)

Menghitung Percepatan Pada Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

Sudah kita bahas Sebelumnyakan, jadi kalian sudah tahu bahwa pada GMBB ini terdapat dua macam percepatan, yaitu tangensial yang arahnya menyinggung lingkaran dan juga percepatan sentripetal atau radial yang arahnya menuju pusat lingkaran.

Nah, rumus utama yang harus kalian pahami adalah bagaimana menentukan percepatan total. Dikarenakan dua percepatan tersebut saling tegak lurus, maka percepatan total dapat dirumuskan menjadi sebagai berikut.

a_tot2= at²+as²

θ = arc tan (at / as)

keterangan:

  • ωa_tot   percepatan total (m/s²)
  • at        percepatan tangensial (m/s²)
  • as        percepatan sentripetal (m/s²)
  • θ          arah percepatan total terhadap jari-jari lingkaran

ω_rerata = (ω0t) / 2

α = (ωt – ω0) / (tt0)

θ = θ0t + ½ αt²

ωt = ω0+αt

ωt² = ω0² + 2αθ

keterangan:

  • θ perubahan /posisi sudut
  • α percepatan sudut
  • ω kecepatan sudut

Contoh Soal Gerak Melingkar Dan Penyelesaiannya

Tidak cukup rasanya hanya belajar konsep fisika tanpa diiringi dengan praktek langsung menyelesaikan permasalahan yang berhubungan dengan materi tersebut. Nah, berikut ini contoh kasus / peristiwa yang bisa kita gunakan untuk latihan menyelesaikan persoalan fisika dalam gerak melingkar.

Soal :

Ada sebuah roller coaster yang bergerak melewati rel berbentuk lingkrang. Pada titik paling atas, kecepatannya 10 rad/s sedangkan ketika di titik paling bawah kecepatannya 40 rad/s. Waktu yang diperlukan untuk berpindah dari titik paling atas ke titik paling bawah adalah 2 sekon. Tentukan besarnya percepatan sudutnya !

Penyelesaian :

w0 = 10 rad/s

wt  = 40 rad/s

t = 2 s

α = (wt-w0)/2 = (40-10)/2 = 15 rad/s2

Nah, itulah materi kita mengenai gerak melingkar kali ini. Pastikan kalian memahami dengan benar konsep sekaligus persamaan yang digunakan. Dengan demikian, kalian tidak bingung cara menerapkannya dalam persoalan baik GMB maupun GMBB.

Leave a Reply